大功率風機水泵調(diào)速節(jié)能運行的技術(shù)經(jīng)濟分析

作者：時間：2011-03-09 來源：網(wǎng)絡(luò)

加入技術(shù)交流群
- 掃碼加入
  和技術(shù)大咖面對面交流
  海量資料庫查詢

22水泵

火力發(fā)電機組必須配備的水泵主要有鍋爐給水泵、循環(huán)水泵和凝結(jié)水泵，其次還有射水泵、低壓加熱器疏水泵、熱網(wǎng)水泵、冷卻水泵、灰漿泵、軸封水泵、除鹽水泵、清水泵、過濾器反洗泵、生活水泵、消防水泵和補給水泵等。這些水泵數(shù)量多，總裝機容量大。50MW火電機組的主要配套水泵的總裝機容量為6430kW，占機組容量的12.86％；100MW機組為10480kW，占10.48％；200MW機組為15450kW，占7.73％。100MW機組主要配套水泵的總耗電量約占全部廠用電量的70％左右。由此可見，水泵確實是火力發(fā)電廠中耗電量最大的一類輔機。因此，提高水泵的運行效率，降低水泵的電耗對降低廠用電率具有舉足輕重的意義。

與風機一樣，除由于設(shè)計中層層加碼，留有過大的富裕量，造成大馬拉小車的現(xiàn)象之外，還由于為滿足生產(chǎn)工藝上的要求，采用節(jié)流調(diào)節(jié)，造成更大的能源浪費現(xiàn)象。以鍋爐給水泵為例，1臺200MW發(fā)電機組的給水泵，其電動機功率達5000kW，水泵的出口壓力為25.0MPa，而正常運行時的汽包壓力為16.5MPa。水泵的出口壓力與正常的汽包壓力之間的差別如此之大（8.5MPa）的原因有兩個：

——鍋爐檢修以后打水壓試驗的需要；

——為給水調(diào)節(jié)閥前提供較大的壓力，以提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)速度。

由以上分析可知，當電動機定速運行時，為了維持汽包壓力在正常值，必須在給水管道上加裝給水調(diào)節(jié)閥，增加阻力，以至消耗大量的能源。若電機采用調(diào)速驅(qū)動，則可用改變電機的轉(zhuǎn)速來滿足不同的壓力要求，節(jié)省了因閥門阻力引起的附加損耗，從而達到節(jié)能的目的。同時以調(diào)速方法改變壓力的響應(yīng)速度遠比改變閥門開度來的快，使鍋爐汽包水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)加快，改善了鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能。

為了降低水泵的能耗，除了提高水泵本身的效率，降低管路系統(tǒng)阻力，合理配套并實現(xiàn)經(jīng)濟調(diào)度外，采用調(diào)速驅(qū)動是一種更加有效的途徑。因為大多數(shù)水泵都需要根據(jù)主機負荷的變化調(diào)節(jié)流量，對調(diào)峰機組的水泵尤其如此。根據(jù)目前我國電網(wǎng)的負荷情況，大多數(shù)125MW機組已參與調(diào)峰，為擴大調(diào)峰能力甚至一些200MW機組也不得不參與調(diào)峰運行。所以為這類調(diào)峰機組配套的各種水泵最好采用調(diào)速驅(qū)動，以獲得最佳節(jié)能效果。例如，有1臺國產(chǎn)200MW機組配備3臺DG400－180型定速給水泵，當主機負荷為180MW時運行2臺泵，調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失高達2.21MPa，僅此一項每年浪費電能883.9萬kW·h。如果改用1臺全容量調(diào)速給水泵則可以節(jié)省大量電能，參見表1。由表1可見，當主機采用定壓運行方式時，可平均節(jié)電20％；當主機采用定－滑－定運行方式時，可平均節(jié)電30％。以上是沒有考慮給水焓升變化的計算結(jié)果，如果考慮調(diào)速泵中給水焓升較小，則平均節(jié)電率將下降3％～5％。

表1200MW機組采用全容量調(diào)速給水泵的節(jié)電效果

主機負荷/（MW）	給水流量/（t/h）	主機定壓運行		主機滑壓運行
主機負荷/（MW）	給水流量/（t/h）	節(jié)約功率/（kW）	相對節(jié)電率/（％）	節(jié)約功率/（kW）	相對節(jié)電率/（％）
200	616	710	14.61	950	19.69
180	535	770	17.15	1050	23.08
160	470	875	20.59	1530	36.00
140	410	950	23.93	1750	43.21

發(fā)電廠所用的各種水泵絕大多數(shù)是離心泵，它們的性能曲線如圖3所示。（H－Q）n1是泵在額定轉(zhuǎn)速n1時的性能曲線，它與管路系統(tǒng)阻力曲線R1的交點A為額定工況點。對應(yīng)的額定流量為Q1、額定揚程為H1、額定效率為ηA。運行中如果需要減小流量到Q2，可以用節(jié)流調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)兩種方法來實現(xiàn)。用節(jié)流調(diào)節(jié)法即通過關(guān)小出口調(diào)節(jié)閥，使系統(tǒng)阻力曲線由R1變?yōu)镽2，以得到新的運行工況點B。對應(yīng)B點的流量即為所需的Q2，揚程為H2，這時泵的運行效率為ηB，如用變速調(diào)節(jié)法，可使轉(zhuǎn)速由n1降到n2，這時泵的性能曲線變?yōu)椋℉－Q）n2，C點即為新的運行工況點，對應(yīng)的流量為Q2，揚程為H3。轉(zhuǎn)速改變后，泵的效率曲線由ηn1變?yōu)?eta;n2，對應(yīng)C點的效率為ηc。

水泵軸功率的計算公式為：Pa=（2）

式中：Pa——泵的軸功率，kW;

Q——流量，m3/h；

H——揚程，m；

ρ——水的密度，kg/m3；

g——重力加速度，m/s2；

η——泵效率。

為分析問題方便，以系數(shù)K來表示ρg／1000，于是式（2）可改寫為：Pa=（3）

用閥門節(jié)流調(diào)節(jié)時，運行于B點，軸功率PaB為：PaB=

變化此式可得：PaB=KQ2H3＋KQ2(H2－H3)＋KQ2H2 （4）

式中：KQ2H3——有用功；

KQ2(H2－H3)——閥門節(jié)流損失的功率；KQ2H2——泵本身損失的功率。