給水泵不同驅動方式下經濟性能比較研究

安毅（福建寧德核電有限公司，福建寧德 355200）

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給水泵不同驅動方式下經濟性能比較研究

安毅
（福建寧德核電有限公司，福建寧德 355200）

【摘要】鍋爐給水泵是火電廠中耗功最大的輔機設備，其經濟性能的好壞直接影響到整個機組的經濟性能。簡要介紹了給水泵的汽動驅動和電動驅動兩種不同的驅動方式；給出了給水泵不同驅動方式下熱經濟性比較的方法；對技術經濟性的比較方法進行了介紹。通過合理選擇給水泵的驅動方式，能夠使得發電機組得到更高的發電效率。

【關鍵詞】給水泵 相對功效率 技術經濟 電動驅動 汽動驅動

鍋爐給水泵是火電廠中耗功最大的輔機設備，以300MW機組為例，一般配置兩臺50%容量的給水泵，在額定功率下兩臺水泵的總功率能夠達到11MW，約占機組容量的4%。由此可見給水泵在機組中的重要性，其經濟性能的好壞直接影響到整個機組的經濟性能。

影響鍋爐給水泵經濟性能的因素很多，包括設備的制造工藝、設備的造型和機組的運行情況，但是，影響鍋爐給水泵經濟性能最主要的因素還是給水泵的驅動方式。目前，國內給水泵的驅動方式主要有電動驅動和汽動驅動兩種。至于采用哪種驅動方式一是要看電廠的初投資以及運行維護，二是要看對主機凈出力的影響。這就需要對給水泵在不同驅動方式下進行經濟性能的比較，從而確定最優的驅動方式。

目前，國內在給水泵驅動方案的選取上還有一些不足：

（1）過于強調降低廠用電率，將電泵驅動改為汽泵驅動，但是沒有考慮汽泵是否真的節能，是夠能夠真的降低機組的實際能耗。

（2）只對額定工況下不同驅動方案的經濟性能進行比較，而不考慮變工況下的情況。

上述所述不足會影響給水泵驅動方案的選擇，對機組運行的經濟性造成不利的影響。因此為了能夠準確的比較不同驅動方式下經濟性的好壞，需要確定一個共同的基準，以此來解決這個問題。

1 給水泵的驅動方式簡介

對鍋爐給水泵的驅動方式進行細致的劃分可以大致分為三種方案，分別是電動機驅動、主汽輪機驅動和小汽輪機驅動。這三種方式各有優劣，在選擇上要根據機組的實際情況，選取適合的驅動方式。

（1） 鍋爐給水泵采用電機驅動的方式。此種驅動方式，消耗了電能來帶動給水泵，其優點是設備簡單，易于操作和檢修，且前期需要投入的成本較低；其缺點是會增加廠用電率，而且隨著機組容量的增加，電動機設備成本會隨之顯著升高，因此目前鍋爐給水泵采用電機驅動的方式一般常見于小型機組，大型機組還是以汽輪機驅動的方式為主。

（2） 鍋爐給水泵采用主汽輪機的驅動方式。此種驅動方式，消耗了蒸汽來帶動給水泵，其優點是能夠給給水泵提供較大的驅動力，并且不會大幅增加成本；其缺點是給水泵的獨立性差，主蒸汽的生產能力會直接影響的給水泵的驅動性能。同時，主汽輪機的轉軸與給水泵轉軸相連，也給機組的安全運行帶來了較大的隱患。

（3） 鍋爐給水泵采用小汽輪機驅動的方式。此種驅動方式，將高溫高壓蒸汽取出一部分，用來驅動小汽輪機，從而帶動給水泵做功。此種方式在近幾年得到了廣泛的應用。汽輪機的氣源可以使主蒸汽，或者是高中壓缸的排汽。采用小汽輪機驅動大大增加了給水泵的獨立性。

2 給水泵不同驅動方式的熱經濟性比較方法

鍋爐給水泵隨著驅動方式的不同，其能耗特性也會隨之變化，進而會造成機組整體能耗指標的變化，這種變化也給了我們評判不同驅動方式優劣的可能。通過對以往研究成果的總結，對給水泵不同驅動方式的熱經濟性比較方法主要有兩種。

（1） 假設機組相同，給水流量相同，通過對不同驅動方式下的相對效率進行對比，相對效率高則說明其熱經濟性好。該種方法需要假定以下條件：機組的額定參數相同，小機的額定參數相同；主蒸汽流量不變。

對于汽動驅動方式，相對效率的表達式為：

式中：ipη表示小汽輪機的內效率；

ηic表示小汽輪機的機械效率；

α表示小汽輪機入口至排汽口的焓降與抽汽口至主機排汽口焓降的比值。

對于采用電動驅動方式，相對效率的表達式為：

式中：公式右邊的效率依次為主機內效率、主機的機械效率、變壓器及輸電效率、電動機效率、升速齒輪的效率、液力耦合器的效率和發電機效率。

（2） 假設兩種驅動方式下機組的總功率是相等的，在上述的前提下，比較兩種驅動方式下機組輸出的凈功率，凈功率大的則說明所選方案的熱經濟性要好，反之則差。

采用汽動驅動方式時，所要求的凈功的公式為：

式中： NΔ表示汽動泵的驅動蒸汽在汽輪機中能夠做出的功率。

對于采用電動驅動方式，凈功表達式為：

目前兩種方法中以第一種較為常見，第二種需要用倒推的方法，計算較為復雜，所以目前采用的不多。

3 給水泵不同驅動方式的技術經濟性比較方法

在對鍋爐給水泵不同驅動方式下的經濟性進行比較時，不僅要對熱經濟性進行比較還要對技術經濟性進行比較，兩者相結合，才能準確的評判不同驅動方式的優劣。

在對技術經濟性進行評價時，一般會選取初投資、建設周期和年運行費用三個指標進行評價。初投資包括固定資產和流動資產兩部分，初投資是三個指標中最主要的一個，并且會對其他兩個指標造成影響。一般初投資較大的項目其建設周期相對就要長，而且運行費用也要高。建設周期是越短越好，同樣的項目，建設周期短則可以盡快的投產，創造價值。年運行費用反映的是設備質量的好壞，還有人工成本的多少。

技術經濟性的比較方法常用的有兩種，一種是年計算費用方法，另一種是最小年費用方法。

年計算費用法即年運行費用和投資效果之和，取年費用最小者為最優方法。

最小年費法是指將方案建設期間總的投資以及使用期內總的運行費用，按照資金的時間價值規律折算到某基準年后平均分布到項目經濟運行期的每一年，從而得到不同方案下的年費用的方法。

4 結語

本文主要介紹了電廠給水泵不同驅動方式下的經濟性的比較。首先簡要介紹了給水泵的汽動驅動和電動驅動兩種不同的驅動方式，給出了給水泵不同驅動方式下熱經濟性比較的方法，其次對技術經濟性的比較方法進行了介紹，最后通過合理選擇給水泵的驅動方式，使得發電機組得到更高的發電效率。

參考文獻：

［1］朱光明，焦慶豐，李明.大型火電機組低負荷運行經濟性研究［J］.湖南電力，2008： 24-26，34.

［2］張春發，張燕，等.電動給水泵和汽動給水泵的經濟性比較研究［J］.電力科學與工程，2006，1：32-33.

［3］王培紅，馬文智.汽輪機熱經濟性分析中給水泵效率的影響極其算法研究［J］.汽輪機技術，1997，17（3）：43-47.

作者簡介：安毅（1974—），男，山西呂梁人，本科，工程師，主要從事汽輪機安裝、調試相關管理工作。