電廠(chǎng)循環(huán)水系統節能初探

山東電力技術(shù)SHANDONG DIANLI JISHU2004年第4期(總第138朔)電廠(chǎng)循環(huán)水系統節能初探To Search Saving in Circulating Water System of Power Plant楊繼增,陳利軍,馬強(山東聊城熱電有限責任公司,山東聊城252033)摘要:首先提出了一種較新穎的循環(huán)水泵匹配選型思路,選用了新型的內反饋電機調速手段,并根據電廠(chǎng)循環(huán)水人工調節達不到最優(yōu)的原因,提出了微機控制的思路。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;匹配選型;內反饋電機;運行方式;程序控制中圖分類(lèi)號:TK264.1文獻標識碼:B文章編號:1007-9904(2004)04-0037-04隨著(zhù)電力市場(chǎng)的放開(kāi)以及“網(wǎng)廠(chǎng)分開(kāi)、競價(jià)上2.1項目?jì)热菥W(wǎng)”逐步實(shí)行,如何降低煤耗節約廠(chǎng)用電成為各電本次改造分為兩個(gè)方面:一方面為將電機更換廠(chǎng)挖潛增效的著(zhù)力點(diǎn)。在傳統電廠(chǎng)中,循環(huán)水泵約為保定北方調速公司生產(chǎn)的內反饋電機,以實(shí)現根占廠(chǎng)用電率的1%以上,如何提高循環(huán)水泵的經(jīng)濟據運行情況調節電機轉速;一方面是對循環(huán)水泵進(jìn)性對于各運行機組有著(zhù)十分重要的意義。行改造,在盡量發(fā)揮電機容量的情況下,提高水泵1國內外現狀及改造前情況運行效率,增大供水量,以達到機組在夏季對循環(huán)水量的要求的目的。目前我國水泵生產(chǎn)廠(chǎng)家多采用一元方法進(jìn)行為衡量本次改造的效果,我們在改造前完成了水泵設計,而國外著(zhù)名企業(yè)的產(chǎn)品多采用二元方法原水泵效率的現場(chǎng)粗測,經(jīng)現場(chǎng)測量,在當前的運進(jìn)行水泵設計,因此我國泵類(lèi)產(chǎn)品的設計性能與世行參數下,水泵運行效率為78%。為此,我們同山界行進(jìn)國家相比有相當大的差距,設計效率一般相東電力研究院商定,改造后水泵額定參數為:揚程差5%-10%以上。在實(shí)際使用中,由于選型不當為18m;水泵在經(jīng)常運行點(diǎn)(即內反饋電機調節范或制造加工不良,水泵運行效率往往又低于設計圍內)效率不小于83%,在額定參數下效率不小于值88%,同時(shí)為了擴大電機調節范圍,降低電機占用比如某廠(chǎng)#3機組循環(huán)水泵配備兩臺湘江水泵空間和制造成本,水泵額定轉速要提高。廠(chǎng)生產(chǎn)(湘江)48-18型循環(huán)水泵,設計運行方式2.2技術(shù)關(guān)鍵為一臺運行一臺備用,電機配備為普通電機,電機本次技術(shù)改造要求電機基礎不變、水泵外殼不轉速為385r/min由于水泵型號限制,不能選到設變、轉子不變的情況下,通過(guò)更換循環(huán)水泵葉輪和計揚程同實(shí)際運行揚程一致的循環(huán)水泵,致使水泵內反饋電機來(lái)達到增加水泵流量實(shí)現泵組調節轉設計揚程為26.3m,而水泵實(shí)際運行揚程僅為速的目的,為此必須解決以下n個(gè)技術(shù)關(guān)鍵:(1)合水泵正常運行點(diǎn)嚴重偏離設計曲線(xiàn)的最高理地確定新泵組的額定轉速和調節范圍,(2)必須效率點(diǎn),在改造前經(jīng)試驗,水泵運行效率僅為采用比較先進(jìn)的設計方法和制造工藝,(3)在調速方式運行下,循環(huán)水量必須根據機組情況適時(shí)地進(jìn)因設計運行方式為一臺運行一臺備用,造成在行調整。影響循環(huán)水量的變化主要有三條曲線(xiàn):循夏季時(shí),循環(huán)水量不能滿(mǎn)足凝汽器冷卻要求,有時(shí)環(huán)水量隨季節天氣溫度變化曲線(xiàn)在同一季節下因低真空不得不限制機組負荷,在冬季時(shí),又因循天之中循環(huán)水量隨天氣溫度變化曲線(xiàn)、同時(shí)同溫度環(huán)水量過(guò)大,造成真空值遠遠高于經(jīng)濟真空值,使下循環(huán)水量隨機組負荷變化曲線(xiàn)。那么,循環(huán)水量機組熱效率下降。的變三冬曲加由此可見(jiàn),人工2改造目標做到中國煤化工用微機根據機組情況CNMHG山東電力杖術(shù)2004年第4期(總第138期SHANDONG DIANLI JISHU3改造具體方案提高受到限制。(2)轉速越高轉速調節絕對范圍就越大,絕對范圍越大,則電機投資也將越大。(3)在3.1確定泵組轉速及調節范圍轉速降至70%后,水泵額定流量也降至約70%,根改造后的循環(huán)水泵技術(shù)規范據水泵特性曲線(xiàn)和管道特性曲線(xiàn)估算,水泵揚程降型號:G48SH-18至額定揚程的55%,已降到最低揚程。流量:17000/h(全速)13320t/h(低速)3.2采用優(yōu)良的水力模型揚程:18m(全速)(低速)為提高水泵運行效率,本次改造中,水泵設計采轉速:350r/min~480r/min用二元設計中的準正交迭代法。葉片排擠系數T。為什么要采用以上參數的循環(huán)水泵呢?經(jīng)該(1)在求解許多實(shí)際問(wèn)題時(shí),用圓柱坐標系(r,廠(chǎng)同北方調速公司、山東電力研究院三方商定,額6,z)來(lái)代替直角坐標系(x,y,z)更為方便。變數經(jīng)定轉速采用484r/min,調節范圍采用該公司典型過(guò)變換后,可將直角坐標系的納維一斯托克斯方程設計轉速調節范圍為70%-90%,其原因有以下寫(xiě)成圓柱坐標系的納維一斯托克斯方程。采用圓柱個(gè)方面:(1)轉速提高后,為水泵設計提高流量提供坐標系r,日,z,所有參數均與6坐標無(wú)關(guān)整個(gè)問(wèn)題了更大的發(fā)揮空間,但轉速越高,對水泵的動(dòng)態(tài)特可歸納為二維問(wèn)題來(lái)求解。性要求越高,同時(shí)因轉子不變,轉子剛性也使轉速在圓柱坐標系中:v1,-10P81_y18202v(A)p arr orr2002 r2 a0ave ave. ve ave v, veCt1迎"+1∞+10"2m+0hpr a0 ar rae azeozlaP+v( vz1av,2ar2 r ar r2 802 a式中∫、f、fx為單位質(zhì)量的質(zhì)量力沿三個(gè)坐標軸(r,6,z)的分量。不可壓縮流體的連續方程式+==0ar r r ae az(2)圓周速度u由下式求得法向應力和切向應力的公式分別為+2μr式中D-葉輪直徑(計算點(diǎn)的直徑),m;P+2A(n-葉輪轉速,r/min。(=)+需](3)因為pUA1=p2V2A2(由于水質(zhì)變化TrB= Tar=ur不大,密度相差不大,故稱(chēng)為不可壓縮流體)wTH中國煤化工本定常流動(dòng))CNMHG山東電力技術(shù)SHANDONG DIANLI JISHU004年第4期(總第138期)軸面流速為vm故由連續方程得求4--,m(2)3.3葉輪制造目前我國鑄造行業(yè)基本上采用木模整體鑄造式中qw--理論流量,m/s方法制造水泵葉輪等通流部件。但這種制造方qw--實(shí)際流量,m/s法,可能對葉輪產(chǎn)生較大偏差,葉輪流道表面也容積效率,%很粗糙,影響葉輪運行效率。為此,在制造該廠(chǎng)循A--有效斷面積(與軸面速度v垂直的斷環(huán)水泵葉輪時(shí),采用了鑄焊工藝,即葉輪的葉片面積),m2及前后蓋板分別鑄造,鑄造后采用人工進(jìn)行表面由于有效斷面積被葉片厚度s占去一部分,修研,修研后表面粗糙度達到了3.2um。同時(shí)葉片沿每一葉片在圓周方向的長(cháng)度為,如葉輪共有z近特定的工藝精確定位于后蓋板上在專(zhuān)用的夾個(gè)葉片,則總長(cháng)度為σ,則面積為aσb,有效斷面積具上進(jìn)行焊接,冷卻后隨同夾具進(jìn)行熱處理,然A應為后拆除夾具上車(chē)床加工至葉輪要求的外形尺A=丌Db-zb(3)寸。式中b-葉片寬度σ-圓周方向的葉片長(cháng)度3.4更換電機因內反饋電機的性?xún)r(jià)比為變頻裝置的兩倍以sinB,其中-葉計片厚度(4)上,其調速范圍在50%-100%,這對應用于循環(huán)水泵的調速要求已足夠,高壓內反饋電機的容量從由式(2)(3)(4)得m(Db-zob)nqv幾百千瓦到幾千千瓦,也能滿(mǎn)足循環(huán)水泵配用電機容量的需要,因此將電機更換為北方調速公司的內令r兀D-z代入上式得反饋電機所選內反饋電機額定參數(5)容量:1250kWTDbn t型號:Y1250121730式中T-排擠系數(排擠系數表示葉片厚度使接線(xiàn):Y流道有效斷面積減小的程度,對于泵T在額定電流:153A0.75~0.95的范圍,小泵取低限,大泵取高額定電壓:6kV限。)絕緣等級:B(4)相對速度a的方向或β角當葉片無(wú)限生產(chǎn)廠(chǎng)家:保定北方調速公司。多時(shí),相對速度的方向與葉片安裝角β的方3.5運行方式控制向一致。Ba在設計時(shí)是根據經(jīng)驗數值選取的。3.5.1輸入模塊求出u、vm及β后,即可按比例畫(huà)出速度三角輸入模塊的作用是將外部參數送給計算機進(jìn)行程序計算與控制,因有些參數變化較快,采用電由上面計算,利用數值迭代方法可計算出子測量。軸面流場(chǎng)。根據經(jīng)驗可給定葉片包角及環(huán)量分(1)電子測量參數有:大氣溫度、大氣壓力、凝布,從而計算出葉片骨線(xiàn),經(jīng)加厚完成翼型設汽器進(jìn)水溫度凝汽器排水溫度凝汽器排汽溫度計。負荷值。用于我公司循環(huán)水泵的水力模型在研制前(2)手動(dòng)輸入參數:因標準煤價(jià)和電價(jià)在某段期經(jīng)過(guò)了多次優(yōu)化,最終選用了G48sh-18型,時(shí)間區域內是相對固定的故采用手工輸入,如機組該水力模型的性能由山東電力研究院進(jìn)行了試實(shí)現競價(jià)上網(wǎng)后,電價(jià)也應采用電子測量輸入。驗,試驗時(shí)轉速為n=1000/min,橫亙泵最小3.5.2程序模塊雷諾 Remin=5.8*10,滿(mǎn)足SL140-97(水泵模中國煤化工主程序構成:三型驗收試驗規程)及BC497(1976)的有關(guān)要個(gè)子CNMHG、經(jīng)濟性比較子山東電力杖術(shù)2004年第4期(總第138期)SHANDONG DIANLI JISHU程序、判斷子程序4現場(chǎng)運行結果及效益分析(1)熱效率計算子程序熱效率計算子程序的功能是根據電子測量參4.1運行情況數計算機組此工況下的機組熱效率,數學(xué)模型為發(fā)該廠(chǎng)改造后的循環(huán)泵組自投入運行以來(lái),新泵電煤耗率。運行平穩,噪聲及振動(dòng)情況均很好,泵出口壓力略(2)經(jīng)濟性比較子程序有提高為0.18MPa由山東電力研究院和該廠(chǎng)一同經(jīng)濟性比較子程序的功能是根據上次電測下對改造后的水泵與原水泵作了對比試驗,同在滿(mǎn)轉的電機轉速,該轉速下的發(fā)電煤耗率與煤價(jià)之積和速下原泵電機耗用功率為991kW,原泵流量?jì)H為電機耗用功率與電價(jià)的之積以及本次轉速下的兩15500-16000h;新泵電機耗用功率為1004.5kW乘積進(jìn)行比較電,新泵流量?jì)H為16500-17000t/h,效率超過(guò)了(3)判斷子程序88%;在最低轉速350r/min時(shí),新泵電機耗用功率判斷子程序的功能是設定經(jīng)濟性明顯的標志為400kW,水泵流量為7800-8400/h,水泵效率數值,并根據經(jīng)濟性比較的結果,進(jìn)行升降速或維超過(guò)了83%持轉速不動(dòng)的判斷。4.2效益分析(4)主程序框圖(如圖1)(1)在夏季三個(gè)月中,滿(mǎn)轉速下,電機耗電功率基本不變,因泵效率增加,循環(huán)水流量增加,從而使改變轉速凝汽器真空提高了1.2kPa,可降低煤耗3.6g/kWh,全年可節約標煤1980t,標煤?jiǎn)蝺r(jià)按200元/輸入參數t,可實(shí)現效益39.6萬(wàn)元。(2)在冷季六個(gè)月中,平熱效率計算子程序均耗電可降低500kW,全年可多上網(wǎng)電量175萬(wàn)kWh,按最低上網(wǎng)電價(jià)0.17元計,全年可實(shí)現利潤經(jīng)濟性比較子程序29.75萬(wàn)元。(3)其余三個(gè)月中,因調整轉速幅度較小,從而使節能效果受到限制,將此項折算至前項[經(jīng)濟性比較子程序中判斷子程序5結論圖1主程序框圖(湘江)48-18型循環(huán)水泵,通過(guò)提升轉速改造為高效葉輪,電機更換為內反饋電機的改造方案3.5.3控制模塊在現實(shí)上是可行的,其經(jīng)濟性比改為高壓變頻電機該模塊的功能是在主程序計算完畢,計算機將要好得多,本次改造十分成功?？谟嬎憬Y果利用電動(dòng)執行器去控制循環(huán)水泵電機轉參考文獻速1高桂蘭《熱工學(xué)及流體力學(xué)》,[M]沈陽(yáng)電力高等專(zhuān)3.5.4保護模塊科學(xué)校該模塊的功能是在循環(huán)水泵電機、水泵、控制2]郭立軍《泵與風(fēng)機》,(M]重慶大學(xué)模塊等出現故障時(shí)起到保護作用,以防故障擴大[3]孔瓏《工程流體力學(xué)》,M]山東工業(yè)大學(xué)化,同時(shí)提供人機對話(huà)。4]林啟華《泵與風(fēng)機的變速節能》,[M]水利電力出版社3.5.5智能模塊5]吳民強《泵與風(fēng)機節能技術(shù)》,[M]水利電力出版社智能模塊的作用是提供運行狀態(tài)提示,如過(guò)冷6]丁成偉《離心泵與軸流泵》,M]機械工業(yè)出版杜度大時(shí),提示漏空氣多;端差大時(shí),提示清洗凝汽器7吳達人《泵與風(fēng)機》,IM]西安交通大學(xué)出版社銅管;溫升超過(guò)一定值時(shí),提示循環(huán)水泵出力下降(收稿日期:2004-02-02)等等。中國煤化工CNMHG