給水泵勺管水位控制改造節(jié)能分析

步宇航

摘 要：本文通過對255MW燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機組261t/h鍋爐給水泵運行情況分析，提出對給水泵勺管控制方式進行節(jié)電改造的措施。

關(guān)鍵詞：給水泵；液力偶合器；改造；節(jié)能

中圖分類號：TM921 文獻標(biāo)識碼：A

1.設(shè)備概況

北京京能未來燃燃氣熱電有限公司燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機組采用255MW/E級燃機“一拖一”多軸布置，包括1臺型號為SGT5-2000E燃氣輪機、1臺型號為QF-180-2燃氣輪發(fā)電機、1臺臥式無補燃雙壓余熱鍋爐、1臺型號為LZC（B）81-7.80/0.65/0.3型81MW聯(lián)合循環(huán)雙壓抽凝（背壓）式汽輪機蒸汽輪發(fā)電機組、1臺型號為QF-100-2蒸汽輪發(fā)電機。其中燃氣輪機由上海電氣/西門子股份有限公司生產(chǎn)，蒸汽輪發(fā)電機組由上海電氣股份有限公司生產(chǎn)，余熱鍋爐由無錫華光鍋爐股份有限公司生產(chǎn)。機組配兩臺全容量電動給水泵，一用一備。給水泵選用的是Torishima Pump Mfg. Co.，Ltd.廠生產(chǎn)的MHG4/8多級節(jié)段式離心泵，配有487 SVTL 22.2型液力偶合器。給水泵的主要技術(shù)參數(shù)：轉(zhuǎn)速2890r/min、流量261t/h、壓力10.51MPa；液力偶合器技術(shù)參數(shù)：電機轉(zhuǎn)速2980r/min，輸出轉(zhuǎn)速2884r/min，調(diào)速范圍25%～100%，額定滑差≤3.2%。

487 SVTL 22.2型液力偶合器主要由增速齒輪和偶合器構(gòu)成。偶合器主要由泵輪、渦輪和渦輪套組成，泵輪通過增速齒輪與主電機相聯(lián)，渦輪通過軸與給水泵相聯(lián)。其工作原理是：電機通過齒型聯(lián)軸器驅(qū)動大齒輪，帶動小齒輪和泵輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)泵輪和渦輪中充有液體時，由于泵輪葉片的作用，使工作液體隨著旋轉(zhuǎn)，并由泵輪內(nèi)側(cè)流向外緣，形成高速高壓油流，沖向渦輪流道中，液體由渦輪外緣流向內(nèi)側(cè)，液體能量減少，當(dāng)減少能量的工作液體回到泵輪時，又重新增加能量，如此循環(huán)往復(fù)，工作液體在泵輪和渦輪之間傳遞能量。泵輪和渦輪之間有一個滑差，如果改變泵輪和渦輪中工作液體的充油程度，就可以平穩(wěn)地改變渦輪的轉(zhuǎn)速，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)能夠控制工作腔中油量多少的勺管位置，就可以達到調(diào)速目的。

2.改造背景

鍋爐電動給水泵是燃氣電廠輔機中耗電量最大的設(shè)備，因此備受電廠關(guān)注。未來燃氣熱電機組自2014年7月份投產(chǎn)以來，給水泵運行一直采用壓差控制勺管開度，高壓汽包上水調(diào)門控制給水流量，總體情況尚好，但給水泵電耗偏高。汽包水位不變的情況下，表1～表3為2016年給水泵在不同負荷下耗電量及相關(guān)統(tǒng)計表。

②由于機組負荷通常只在60%～85%運行，并且擔(dān)負電網(wǎng)調(diào)峰作用，此時給水泵勺管開度在50%～70%，高包上水調(diào)門不是全開狀態(tài)，增加閥門沖刷損失和設(shè)備的疲勞損失，對機組安全運行構(gòu)成威脅。

3.技改方案研究

為了解決上述問題，通過改變給水泵勺管的控制方式，同時解決了閥門的節(jié)流損失，提高了機組的可靠性。

4.技改方案實施表

首先為減少管道的節(jié)流損失，就需要退出調(diào)門自動模式，汽包上水調(diào)門全開。其次勺管模式控制由原來的壓差控制模式改為水位控制模式，即水位變化調(diào)節(jié)勺管開度來維持水位的穩(wěn)定。表4～表6為改變運行工況下運行參數(shù)。

由表4～表6可以看出給水泵勺管水位控制改造前后在給水泵電機電流及勺管開度存在明顯差異，通過同一負荷下耗電量進行比較發(fā)現(xiàn)，給水泵耗電率明顯下降。在150MW負荷下給水泵液力偶合器勺管開度降到了1.23%，在180MW負荷下給水泵液力偶合器勺管開度降到了1.20%，在200MW負荷下給水泵液力偶合器勺管開度增加到了0.04%給水泵運行電流顯著下降，在150MW工況下，給水泵運行電流比改造之前下降0.9A，在180MW工況下，給水泵運行電流比改造之前下降0.6A，在200MW工況下，給水泵運行電流比改造之前增加了0.6A。在150MW負荷下給水泵四小時耗電量下降了36kWh，在180MW負荷下給水泵四小時耗電量持平，在200MW負荷下給水泵四小時耗電量上升了48kWh。

統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)在200MW以下給水泵耗電率在降低，但是隨著機組負荷的升高，給水泵電機耗電率在逐漸升高。在機組負荷180MW以下，即70%負荷以下效果顯著，以機組負荷150MW為例，每小時減少電耗9kWh，一天節(jié)約216kWh，一年77760kWh。

結(jié)論

北京京能未來燃氣熱電有限公司260t/h鍋爐給水泵，通過對勺管控制方式的改造，使給水泵電耗在180MW以下改造效益顯著，達到了預(yù)期目的。但是隨著機組負荷升高，給水泵耗電率降低，效果并不明顯。

參考文獻

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