600MW汽動給水泵前置泵節能改造

曾德江

摘 要：廣東紅海灣發電有限公司給水泵前置泵存在功耗大，且流量較小時，常出現串軸、轉子晃動等問題，安全性能差，為了實現節約能源降低排放，提高前置泵的安全性，通過全面安全節能優化診斷測試及分析，對該型前置泵進行安全節能優化及技能改造，提高泵的效率和安全穩定性。

關鍵詞：節能優化；前置泵；節能減排；安全穩定性

1 試驗結果及分析

試驗結果如表1。

結合試驗數據及現場對泵的解體檢查發現#1A前置泵存在下列問題：（1）揚程太高，配套性差，耗電大，滿負荷時，#1A前置泵的揚程仍然高達137.88m，電功率高達541.71kW；#1A低負荷305.5MW時，揚程為151.13m（見表1），過高的揚程必然造成耗電大。（2）在低負荷時運行時很不穩定，常出現轉子抖動、串軸問題。（3）泵體蝸殼隔舌附近嚴重刷損，造成蝸殼效率低。（4）泵效率不高，#1A前置泵運行時的最高效率只有75.92%，效率很低，與同類型先進機組比起來相差6-9%。

表1 #1A前置泵不同工況下的參數

2 經濟、安全綜合測試分析

2.1 經濟性差的原因分析

前置泵除效率不高以外，配套性差，揚程過高，也導致汽泵可用汽蝕余量偏大從而使前置泵經濟性變差。前置泵的作用就是防止汽泵汽蝕，在設計工況下，我們是按主泵可用汽蝕余量Ha=（1.5～2.5）倍必需汽蝕余量NPSHr的要求來確定怎么選取前置泵，這樣才能使得汽泵更安全可靠并且能有很好的經濟性。

2.2 小流量時穩定性差的原因分析

由于前置泵是雙吸葉輪結構，比轉數只有56.7，屬于低比轉數泵，但它具有較高揚程，額定負荷時出口壓力達到2.41MPa，揚程138.75m，要達到這么大揚程必然要配備大直徑（φ661mm）前置泵，從而使重量加加重，加上泵內葉輪流道工藝制造較差，兩邊的葉輪對稱不良，更增加了對泵穩定性的破壞，使得轉子發生串軸和旋轉不穩定。

3 經濟安全性的改進方法和措施

3.1 根據試驗結果確定合理設計參數

機組額定負荷時前置泵的流量Q=1166.49m3/h，按6%裕量計算，那么改造后的流量應為Q=1235.4m3/h，改進后揚程按優化計算分析，H≥84m，從而確定改進后最合理設計參數為：Q=1236m3/h H≥84m η≥82%。

3.2 降低泵的揚程

（1）計算得到合理參數后，采取特殊的車削加工工藝，將葉輪外徑平均減小22.36%，并且讓葉片末端酷似魚尾形狀，這樣就使蝸殼與葉輪間的距離增大了，進而也增大了緩沖環室空間，有利的削弱了低負荷下泵的壓力波動、轉動失速和流動不穩的現象，使得轉子的剛度有了很大的提高；（2）采取打磨焊補的方法，使葉片出口角減少進而提高葉片分布的均勻對稱性，打薄葉片末端厚度，以減少葉片出口的流動損失和提高泵內流動的穩定性。

3.3 提高泵的穩定性

為了提高泵的抗汽蝕能力、效率以及流動的穩定性，削除葉輪車削后，使泵效率下降的影響，對泵的葉輪和蝸殼的通流部分進行改進，詳情措施如下：（1）改進葉片出口角β2：將β2從25.15減少到23.57，打薄葉片出工作面，并使其長度在108mm及以上，修磨葉片出口厚度由9mm減少到4.1mm。（2）優化前置泵葉輪入口葉型：魚頭形葉片具有高效率、抗汽蝕性強、流動均勻的優點，通過一定的加工工藝增大其開口數，減少葉片入口節距誤差。

4 改造前后對比

改造后前置泵的穩定性有了很大的提高，轉動平穩、振動變小，同時解決了在低流量時轉子抖動、串軸問題。為了能很好反應這次改造的效果，對改后前置泵改進行了性能測試，結果詳見表2，由試驗前后對比可知：（1）改造后葉輪外徑雖然減小了22.3%，但由于泵內流道部分改造，采用特殊加工方法對原葉輪和蝸殼的流道進行改進，并采用具有高效率的魚頭葉型等措施，不僅削除了葉輪打磨車削后引起的效率下降，反而將前置泵的效率提高了6-13%，使泵運行時效率高達83.58%。（2）改后前置泵揚程雖然下降了54m，但泵的出力和效率有很大的提高，揚程仍有85m，對應可用汽蝕余量NPSHa=95m，給水泵的必須汽蝕余量NPSHr=39m，Ha=2.43，故此，節能改進后前置泵的揚程符合汽泵對汽蝕性能的要求。（3）前置泵改造后電流下降了18.5-26.7A，電功率下降了197-238KW平均下降了211kWh，節約了電能。

表2 #1機A前置泵節能改造后試驗數據匯總表

5 結束語

在泵件均不更換的前提下，對#1機A前置泵進行了安全節能優化改進，對原葉輪、蝸殼進行通流部分改造，使泵效率提高了6-13%，最高運行效率達83.58%。該泵改后，電流下降了18.5-26.7A電功率平均下降了211kWh節約了電能改后解決了低負荷時轉子抖動串軸問題，振動、軸承溫度等都達到了優良水平，提高了安全穩定性。

參考文獻

[1]600MW超臨界壓力燃煤發電機組.輔機及公共系統運行規程（第二版）[S].2012.

[2]廣東紅海灣發電有限公司.1號機前置泵性能試驗報告[R].

[3]600MW超臨界壓力燃煤發電機組 集控運行規程（第二版）[M].2012.