火電廠給水泵運行性能分析方法研究

陳 俊

(山西太鋼不銹鋼股份有限公司能源動力總廠，山西 太原 030009)

火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)給水泵向鍋爐連續(xù)供給具有一定壓力和溫度的給水，其運行的質(zhì)量直接關(guān)系到火電廠的安全和經(jīng)濟運行[1-3]。隨著給水泵服役時間的延長，其運行情況及相應(yīng)的運行性能將會發(fā)生變化，運行人員很難及時準(zhǔn)確去把握和判斷給水泵的這種性能變化，嚴(yán)重影響了給水泵的安全經(jīng)濟運行。為此，本文基于對運行當(dāng)中給水泵在不同時間、相同運行工況性能趨勢的分析研究，給出了一種判斷給水泵運行性能的診斷分析方法，為提高給水泵的運行經(jīng)濟性及火電廠的節(jié)能提供了一種新的思路，值得同行參考和借鑒。

1 給水泵的運行性能及其分析

由于給水泵是靠轉(zhuǎn)速來維持其流量和出口壓力的[4]，因此分析給水泵的性能就必須找出泵的轉(zhuǎn)速與流量、轉(zhuǎn)速與出口壓力的對應(yīng)函數(shù)關(guān)系。利用這種函數(shù)關(guān)系，對比分析泵在相同工況下兩個不同時間段的性能變化，從而準(zhǔn)確去判斷給水泵當(dāng)前的運行性能。

眾所周知，給水泵出口壓力、流量能夠反映給水泵運行性能的主要技術(shù)參數(shù)[5]，如果把以上性能技術(shù)參數(shù)表示成轉(zhuǎn)速的函數(shù)時，可記為

式中:y為性能參數(shù)值(代表給水泵出口壓力、入口流量);x為轉(zhuǎn)速，r/min。

當(dāng)給水泵在性能較佳或良好運行時，此時其性能函數(shù)可表示為

式中:y1為給水泵性能較佳時的性能參數(shù)值;x1為給水泵在性能較佳時所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，r/min;f1為給水泵性能較佳時所對應(yīng)函數(shù)表達式。

當(dāng)給水泵偏離正常性能運行時，其性能函數(shù)可表示為

式中:y2為給水泵在運行性能不正常時的性能參數(shù)值;x2為給水泵運行性能不正常時所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，r/min;f2為給水泵運行性能不正常時所對應(yīng)的函數(shù)表達式。

把給水泵在不同時間段、同一性能參數(shù)的函數(shù)曲線表示在同一坐標(biāo)軸圖形里，如圖1所示。

圖1 給水泵性能分析曲線

由圖1可以看出，在同一轉(zhuǎn)速不同運行情況下的性能差值為

式中△y為在同一轉(zhuǎn)速下的性能差值。

由此可知，由給水泵的性能參數(shù)函數(shù)可以對前后不同時間段給水泵運行狀況及運行性能進行比較;對比給水泵在運行正?；蜉^佳時的性能參數(shù)曲線，可對其性能作出定量的分析;通過前后給水泵的性能差值△y就可以準(zhǔn)確的判斷分析出當(dāng)前給水泵運行性能的變化情況，從而分析和診斷當(dāng)前給水泵運行故障，采取相應(yīng)的解決措施，以提高給水泵的工作效能及運行經(jīng)濟性。

2 給水泵性能診斷分析實例

某電廠300 MW機組1號給水泵自投產(chǎn)以來，為了檢驗該給水泵的運行性能是否發(fā)生變化，采集了其試車正常運行數(shù)據(jù)和另一時間段的運行數(shù)據(jù)(不正常數(shù)據(jù))進行分析。數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 1號給水泵試車正常和不正常情況的運行數(shù)據(jù)

根據(jù)表1中給出的兩組數(shù)據(jù)繪制成以泵的轉(zhuǎn)速為自變量、泵的流量和出口壓力為函數(shù)的相關(guān)性能參數(shù)曲線，其試車正常性能曲線如圖2所示。不正常運行性能曲線如圖3所示。

由圖2可知，1號給水泵在試車運行正常情況下，其出口壓力和轉(zhuǎn)速符合以下函數(shù)關(guān)系式，即

式中P1為試車正常運行時的出口壓力，MPa。

1號給水泵入口流量和轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系式為

式中D1為試車正常運行時的入口流量，t/h。

由圖3可知，1號給水泵在運行不正常情況下相應(yīng)其出口壓力和入口流量和給水泵轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)表達式，可分別記為

式中:P2為不正常運行時的出口壓力，MPa;D2為不正常運行時的入口流量，t/h。

通過1號給水泵不同運行情況下給水泵入口流量和出口壓力與轉(zhuǎn)速的關(guān)系表達式，可以繪制出1號給水泵在試車正常運行情況和不正常運行情況下其性能曲線的對比曲線圖，把試車正常運行曲線作為性能目標(biāo)曲線，通過該曲線圖就可以直觀地看出給水泵在試車正常運行情況和不正常運行情況下的性能差值，從而對當(dāng)前1號給水泵運行性能作出準(zhǔn)確合理的評價和判斷，其對比曲線如圖4所示。

圖4 1號給水泵試車與不正常比較曲線

從圖4可以明顯的看出，該電廠1號給水泵在不正常運行情況下其出口壓力和流量都比其在試車正常運行情況下時要低，其性能明顯下降。特別是在給水泵的低轉(zhuǎn)速區(qū)，兩種情況下給水泵出口壓力差值已達到0.50～0.76 MPa，而1號給水泵的入口流量隨著轉(zhuǎn)速的增大，兩種情況下的差值不斷地增大，尤其轉(zhuǎn)速在達到4 800～5 400 r/min時，給水泵的流量下降更大，其下降值已達到20～78 t/h。由此可見，該廠1號機組1號給水泵自投產(chǎn)以來，性能已經(jīng)下降，特別是泵的流量在高轉(zhuǎn)速時下降更大。

3 給水泵性能下降原因分析

針對1號給水泵出力下降的問題，該廠檢修人員給予了及時分析和處理。經(jīng)查找分析，發(fā)現(xiàn)在運行時，給水泵電動再循環(huán)門長期關(guān)不嚴(yán)，而且存在死點;在290 MW負荷運行時，其出口壓力為19.23 MPa，給水泵電流為490 A;對給水泵再循環(huán)門閥進行更換并關(guān)緊時，給水泵壓力升至19.55 MPa，給水泵電流降至478 A，此時機組可以帶負荷到296 MW，由此得出再循環(huán)門關(guān)不嚴(yán)導(dǎo)致了給水泵的性能和出力下降。在單純的更換再循環(huán)閥時，給水泵在同樣的轉(zhuǎn)速下，其電流擺動下降，出口壓力雖然有所回升，但比試車正常時的出口壓力還低，故再循環(huán)閥過水只是給水泵性能下降的一方面原因。經(jīng)過對1號給水泵隔離檢修，發(fā)現(xiàn)給水泵入口濾網(wǎng)內(nèi)有大量的鐵銹及雜物，清理結(jié)束后投運正常。對排除故障后的1號給水泵性能進行了跟蹤，其運行數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 1號給水泵故障排除后運行數(shù)據(jù)

同理，為了便于比較和分析1號給水泵的性能變化及故障排除后的運行效果，將試車正常運行數(shù)據(jù)和故障排除后的運行數(shù)據(jù)繪制成性能曲線，并在同一坐標(biāo)軸中表示，如圖5所示。

圖5 1號給水泵試車及故障排除后運行曲線對比

從圖5可以看出，給水泵故障被排除后，其運行性能曲線已經(jīng)接近試車正常運行性能曲線，在部分轉(zhuǎn)速區(qū)已經(jīng)超過或達到了試車正常運行性能。相比較圖4，圖5中兩條曲線給水泵出口壓力最大差值降低到0.2 MPa，流量最大差值降低到3 t/h，給水泵入口流量相對故障時提高了180 t/h，在高轉(zhuǎn)速區(qū)給水泵出口壓力提高了1 MPa，說明給水泵故障排除后的性能提高了。

4 結(jié)論

1)用給水泵正常運行和不正常運行情況下的實際運行數(shù)據(jù)繪制和擬合的性能曲線圖和性能曲線公式，能夠診斷出當(dāng)前給水泵的運行性能。

2)應(yīng)用實例驗證了該給水泵運行性能分析方法在實際中的可行性，電廠運行人員能夠及時把握給水泵的運行性能，采取有效措施，以提高給水泵運行經(jīng)濟性。

[1]何川，郭立君.泵與風(fēng)機[M].北京:中國電力出版社，2008:143-145.

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