第三熱電廠礦區(qū)熱網(wǎng)北路系統(tǒng)運(yùn)行分析及改造

鄭素瑞

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司發(fā)供電分公司檢修工區(qū)，山西陽泉045000）

0 引言

陽煤發(fā)供電分公司第三熱電廠礦區(qū)熱網(wǎng)北路系統(tǒng)接帶近300萬m2的供暖面積，配置4臺循環(huán)水泵，其中1#、2#、3#泵型號為14SH-6Z，設(shè)計流量為1 150 m3/h，設(shè)計揚(yáng)程為140 m，電機(jī)功率為710 kW，1#泵設(shè)計為工頻運(yùn)行，2#、3#泵設(shè)計為變頻一拖二運(yùn)行；4#泵型號為OS300-560B，設(shè)計流量為850 m3/h，設(shè)計揚(yáng)程為140 m，電機(jī)功率為450 kW，設(shè)計為工頻運(yùn)行。同時配置4臺管殼式換熱器，換熱面積為300 m2、220 m2各兩臺。

1 系統(tǒng)運(yùn)行存在的問題

系統(tǒng)運(yùn)行時，需要投運(yùn)換熱面積為220 m2和300 m2的換熱器各一臺，啟動設(shè)計流量為1 150 m3/h的水泵兩臺，其中工頻、變頻各一臺。如果1#泵工頻運(yùn)行、2#泵變頻運(yùn)行，從運(yùn)行工況分析，主要存在以下問題：

（1）僅1#泵（工頻）運(yùn)行，出口門開度約1/4時，軸承部位振動值達(dá)10絲以上，運(yùn)行電流達(dá)到額定值（81 A）。調(diào)整出口門開度約1/5時，振動有所下降，但出口逆止門頻繁動作，系統(tǒng)流量最大1 500 m3/h，滿足不了供暖需要，且電耗大。

（2）僅2#泵（變頻）運(yùn)行，軸承部位振動值均在5絲以內(nèi)，運(yùn)行非常穩(wěn)定。但流量最大1 800 m3/h，同系統(tǒng)需求流量2 200 m3/h還有一定差距。

（3）1#泵（工頻）、2#泵（變頻）并列運(yùn)行，1#泵出口門開度約1/5，2#泵頻率維持45 Hz，系統(tǒng)流量能夠達(dá)到2 300 m3/h，供暖效果能夠滿足要求，但系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性下降，廠用電率升高。

通過對上述問題的分析，我們將對1#泵的葉輪進(jìn)行車削改造，降低其揚(yáng)程，使其能夠與變頻泵并列運(yùn)行，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

2 改造可行性分析

由渦輪機(jī)工作理論可知，在轉(zhuǎn)速不變的情況下，改變?nèi)~輪直徑可以達(dá)到調(diào)節(jié)揚(yáng)程的目的。由此，我們將通過計算確定葉輪的最佳直徑。

實際運(yùn)行中，1#泵工頻運(yùn)行出口壓力最高為0.75 MPa，最低為0.55 MPa，因此我們將泵的揚(yáng)程分別設(shè)定為80 m和60 m進(jìn)行如下計算：

（1）已知：泵的設(shè)計揚(yáng)程H=140 m，葉輪設(shè)計直徑D=660 mm，則當(dāng)H1=80 m、H2=60 m時，D1、D2分別為多少？

根據(jù)公式：H1/H=（D1/D）2，求得D1=499 mm；

根據(jù)公式：H2/H=（D2/D）2，求得D2=432 mm。

（2）已知：泵的設(shè)計流量Q=1 150 m3/h，葉輪設(shè)計直徑D=660 mm，則當(dāng)D1=499 mm、D2=432 mm時，Q1、Q2分別為多少？

根據(jù)公式：Q1/Q=D1/D，求得Q1=870 m3/h；

根據(jù)公式：Q2/Q=D2/D，求得Q2=753 m3/h。

（3）已知：泵的配用功率N=710 kW，葉輪設(shè)計直徑D=660 mm，則當(dāng)D1=499 mm、D2=432 mm時，N1、N2分別為多少？

根據(jù)公式：N1/N=（D1/D）3，求得N1=307 kW；

根據(jù)公式：N2/N=（D2/D）3，求得N2=200 kW。

根據(jù)上述計算對比，當(dāng)葉輪直徑為499 mm時，泵的揚(yáng)程能達(dá)到運(yùn)行要求，且泵的流量與設(shè)計值最為接近，經(jīng)過綜合考慮，我們留出15%的裕量，將葉輪直徑確定為580 mm。按照以上公式校核，能夠得出對應(yīng)的揚(yáng)程為108 m，流量為1 010 m3/h，配用電機(jī)功率為482 kW。

從以上數(shù)據(jù)能夠看出，葉輪直徑由660 mm降至580 mm后，泵的揚(yáng)程、流量、配用功率均有所下降，但與變頻泵并列運(yùn)行的工況是否穩(wěn)定、能否滿足供暖要求還需通過試驗來檢驗。

3 改造效果檢驗

為了確定1#泵的最大流量、1#/2#泵并列運(yùn)行的最大流量以及系統(tǒng)運(yùn)行是否穩(wěn)定，我們進(jìn)行了調(diào)整試運(yùn)，具體情況如下：

1#泵停運(yùn)，2#泵變頻運(yùn)行，出、入口門全開，頻率42 Hz，電流45 A，系統(tǒng)流量1 650 t/h，軸承部位振動值如表1所示。

表1 軸承部位振動值1 單位：絲

啟動1#泵，入口門全開，出口門開啟約1/5，電流40 A；2#泵頻率42 Hz，出、入口門全開，電流45 A；系統(tǒng)流量為2 050 t/h；兩臺泵運(yùn)行穩(wěn)定，軸承部位振動值如表2所示。

表2 軸承部位振動值2 單位：絲

運(yùn)行穩(wěn)定后，保持2#泵頻率不變，緩慢開啟1#泵出口門至全開，電流最大為54 A，系統(tǒng)流量為2 308 t/h；兩臺泵運(yùn)行平穩(wěn)，軸承部位振動值如表3所示。

運(yùn)行穩(wěn)定后，1#泵運(yùn)行工況保持不變，逐漸增加2#泵頻率。當(dāng)2#泵頻率升至45.5 Hz時，系統(tǒng)流量、壓力變化不大。

表3 軸承部位振動值3 單位：絲

由以上試驗得出1#、2#泵并列運(yùn)行時，系統(tǒng)最大流量為2 308 t/h。

運(yùn)行穩(wěn)定后，1#泵運(yùn)行工況保持不變，逐漸降低2#泵頻率。當(dāng)2#泵頻率降至10 Hz時，系統(tǒng)流量降至1 373 t/h。之后，維持1#泵運(yùn)行工況保持不變，緩慢關(guān)閉2#泵出口手動門至全關(guān)，系統(tǒng)流量升至1 827 t/h。1#泵軸承部位振動值如表4所示。

表4 軸承部位振動值4 單位：絲

由此得出1#泵單獨(dú)運(yùn)行，系統(tǒng)最大流量為1 827 t/h。

另外，從試驗過程中流量變化情況還得出1#、2#泵并列運(yùn)行，當(dāng)2#泵頻率降至28 Hz時，2#泵出力基本降至0；當(dāng)2#泵頻率低于28 Hz時，系統(tǒng)流量將低于1#泵的最大流量。這也說明如果1#、2#泵并列運(yùn)行，2#泵的頻率不能低于28 Hz。

4 結(jié)論

（1）1#泵葉輪車削后，無論是單臺泵運(yùn)行還是與2#泵并列運(yùn)行，逆止閥頻繁動作、出口門不能全開的問題已經(jīng)得到解決，軸承部位的振動值大大降低，運(yùn)行穩(wěn)定性大大提高。

（2）1#泵葉輪車削后，工頻運(yùn)行最大電流為54 A，比改造前的80 A下降了26 A，每天可節(jié)電約3 200 kW·h，整個供暖季能夠節(jié)電約48萬kW·h，如果按0.5元/kW·h計算，整個供暖季能夠節(jié)約24萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。