某電廠DG600-240VM給水泵節(jié)能改造

(重慶旗能電鋁有限公司，重慶 401420)

重慶旗能電鋁有限公司 2×330 MW機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配3臺(tái)50%容量的電動(dòng)給水泵，正常運(yùn)行方式為兩運(yùn)一備。電動(dòng)給水泵由上海電力修造總廠有限公司制造，給水泵型號(hào)DG600-240VM，前置泵型號(hào)FA1D56。配套電動(dòng)機(jī)型號(hào)YKS900-4，6 100 kW，湘潭電機(jī)股份有限公司制造。配套液力耦合器型號(hào)R16K400M，德國VOITH制造。每臺(tái)機(jī)組配3臺(tái)50%容量的電動(dòng)給水泵，正常運(yùn)行方式為兩運(yùn)一備。單臺(tái)給水泵正常運(yùn)行時(shí)每月耗電約350萬kW·h，給水泵總用電量占廠用電的2.9%，是廠用電最高的設(shè)備。

通過實(shí)驗(yàn)及模擬的方法，對(duì)泵組中的主給水泵葉輪進(jìn)行車削加工，減少給水泵葉輪，增大通流間隙，達(dá)到降低給水泵冗余出力，提高耦合器效率的節(jié)能效果。該給水泵節(jié)能技術(shù)采用葉輪調(diào)整方案，不改變泵組其他設(shè)備及其他系統(tǒng)。

1 改造方案

設(shè)計(jì)院在進(jìn)行鍋爐給水泵選型時(shí)，由于考慮了泵要滿足最不利工況點(diǎn)的要求，所以選擇了型號(hào)偏大的給水泵。液力耦合器在機(jī)組額定負(fù)荷時(shí)的勺管開度約為66%，運(yùn)行于耦合器的低效率區(qū)。為了減少采用液力耦合器調(diào)速運(yùn)行時(shí)在能量傳遞環(huán)節(jié)不可避免的傳動(dòng)效率損失，結(jié)合公司生產(chǎn)實(shí)際，考慮節(jié)能減排和降本增效的綜合效益，對(duì)該給水泵節(jié)能改造采用葉輪調(diào)整方案。即通過實(shí)驗(yàn)及模擬的方法，對(duì)泵組中的主給水泵葉輪進(jìn)行車削加工，減少給水泵葉輪，增大通流間隙，降低給水泵冗余出力，提高液力耦合器效率，從而有效降低廠用電量，降低全廠的供電煤耗、發(fā)電成本等指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組節(jié)能降耗。該方案不改變泵組其他設(shè)備及其他系統(tǒng)，工程簡(jiǎn)單，投資小，且不產(chǎn)生額外的操作或檢修維護(hù)工作。新方案具有實(shí)施成本低、周期短、實(shí)施內(nèi)容簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而且與原系統(tǒng)兼容性強(qiáng)，運(yùn)行更穩(wěn)定，年收益高。

給水泵改造過程如下：

1)記錄機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)給水泵的轉(zhuǎn)速、流量、出口壓力、電流、耦合器勺管開度等運(yùn)行參數(shù)，分析其變化規(guī)律；

2)計(jì)算機(jī)組在最高負(fù)荷時(shí)給水泵的最大轉(zhuǎn)速，即給水泵必須保證的轉(zhuǎn)速；

3)在機(jī)組帶滿負(fù)荷時(shí)測(cè)試給水泵轉(zhuǎn)速、出口壓力、流量、溫度等參數(shù)，計(jì)算葉輪切割量，用機(jī)床進(jìn)行葉輪加工；

4)試切割，通過試驗(yàn)方法校核葉輪外徑切割量與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，校核轉(zhuǎn)速與給水泵出口壓力、流量的關(guān)系；

5)修正葉輪外徑切割的計(jì)算量，進(jìn)行最終的切割；

6)給水泵葉輪切割后，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行性能試驗(yàn)，通過試驗(yàn)再次校核葉輪切割后給水泵達(dá)到要求的最大出力時(shí)的轉(zhuǎn)速；

7)給水泵現(xiàn)場(chǎng)安裝后，進(jìn)行帶負(fù)荷工業(yè)試轉(zhuǎn)，收集葉輪切割后的給水泵運(yùn)行數(shù)據(jù)，校核計(jì)算轉(zhuǎn)速。

給水泵改造過程如圖1和圖2所示。

圖1 端蓋加工

圖2 葉片加工后的轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)

2 技術(shù)指標(biāo)分析

2.1 給水泵葉輪切割后的性能指標(biāo)計(jì)算

葉輪切割前后在機(jī)組330 MW時(shí)的泵性能計(jì)算點(diǎn)見表1。為了保證給水泵滿足機(jī)組流量的要求，通過實(shí)驗(yàn)及模擬的方法，測(cè)量在不同轉(zhuǎn)速條件下，給水泵流量和揚(yáng)程的變化曲線，以確定最佳的特性曲線。

表1 葉輪切割前后在機(jī)組330 MW時(shí)的泵性能計(jì)算點(diǎn)

1)葉輪外徑切割后耦合器效率提高的計(jì)算

耦合器齒輪損耗包含齒輪損耗、聯(lián)軸器損耗、軸瓦損耗等。一般齒輪損耗按2%計(jì)算。

用nB表示泵輪轉(zhuǎn)速，即電動(dòng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)速x齒數(shù)比；nt表示渦輪轉(zhuǎn)速，即給水泵轉(zhuǎn)速。

2)葉輪切割后給水泵電機(jī)參數(shù)的變化

電機(jī)功率為P，電機(jī)電流為I，則根據(jù)公式

2.2 運(yùn)行指標(biāo)計(jì)算

廠家對(duì)給水泵葉輪進(jìn)行葉輪車修后，經(jīng)過性能試驗(yàn)合格，給水泵現(xiàn)場(chǎng)安裝后帶負(fù)荷進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，葉輪切割前后的給水泵運(yùn)行數(shù)據(jù)詳見表2。

表2 給水泵葉輪切割前后的運(yùn)行指標(biāo)計(jì)算

對(duì)兩臺(tái)機(jī)組2015年9月～2016年9月的綜合廠用電率進(jìn)行比較分析后發(fā)現(xiàn)，機(jī)組進(jìn)行給水泵節(jié)能增效后，綜合廠用電率明顯下降。以1#機(jī)組為例，項(xiàng)目實(shí)施前平均綜合廠用電率是9.89%，項(xiàng)目實(shí)施后平均綜合廠用電率是9.66%，降低了0.23%，機(jī)組廠用電率的變化如圖3所示。

圖3 1#機(jī)組廠用電率的變化

2.3 工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果

噪聲控制在JB/T 29529—2013規(guī)定的范圍之內(nèi),為小于等于 85 dB(A)。

給水泵平均振動(dòng)由53 μm降至15 μm，耦合器工作油溫從76 ℃降低至42 ℃。給水泵節(jié)能增效后，泵組冷油器的工作油溫有明顯的降低，減小34 ℃，油溫降低不但增加了耦合器運(yùn)行的安全系數(shù)，而且延緩了冷油器的老化腐蝕，延長了冷油器的使用壽命。以1#機(jī)組A給水泵為例，其技術(shù)升級(jí)前后振動(dòng)變化詳見表3。

表3 1#機(jī)組A給水泵技術(shù)升級(jí)前后振動(dòng)變化

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 直接經(jīng)濟(jì)效益分析

給水泵節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用后，在相同工況下選擇典型天數(shù)，1#機(jī)組給水泵電流平均降低19 A，2#機(jī)組給水泵電流平均降低40 A。根據(jù)1#和2#機(jī)組2015年、2016年全年給水泵耗電統(tǒng)計(jì)，因給水泵實(shí)施節(jié)能技術(shù)，1#機(jī)組年節(jié)電311 萬kW·h，2#機(jī)組年節(jié)電830.6 萬kW·h。兩臺(tái)機(jī)組因給水泵實(shí)施節(jié)能技術(shù)年總計(jì)節(jié)電311+830.6=1 141.6(萬kW·h)，給水泵耗電占廠用電的比例下降了7.55%。按照發(fā)電成本0.22元/kW·h計(jì)算，全年節(jié)約電耗成本251萬元。

3.2 間接經(jīng)濟(jì)效益分析

給水泵技術(shù)升級(jí)減少了燃煤消耗，進(jìn)而減少了環(huán)保排放，同時(shí)減少了環(huán)保生產(chǎn)物料成本7萬元/年；同時(shí)，給水泵節(jié)能增效后，泵組冷油器的工作油溫有明顯降低，工作油溫降低25～30℃，不但增加了耦合器運(yùn)行的安全系數(shù)，而且延長了冷油器的使用壽命，減少了冷油器檢修費(fèi)用。

3.3 社會(huì)效益分析

給水泵進(jìn)行節(jié)能增效后，在降低廠用電的同時(shí)，也減少了煤炭消耗，從而減少了粉塵、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物的排放，為環(huán)保做出貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語

給水泵葉輪車削改造節(jié)能方案可以為電廠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也響應(yīng)了國家節(jié)能降耗號(hào)召，為電廠帶來一定的社會(huì)效益和環(huán)境效益。