本文從理論角度分析了實(shí)施雙速改造后的循環(huán)水泵在并聯(lián)運(yùn)行時的工作原理，結(jié)合雙速循環(huán)水泵在單、并聯(lián)運(yùn)行工況下的性能試驗(yàn)，對多種運(yùn)行方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較。提出了提高循環(huán)水泵運(yùn)行效率的措施，為科學(xué)合理指導(dǎo)循環(huán)水泵節(jié)能運(yùn)行提供了依據(jù)。
火力發(fā)電廠中，循環(huán)水泵是耗電量較大的輔機(jī)之一。電廠的單元制循環(huán)水系統(tǒng)，每臺機(jī)組一般配2臺循環(huán)水泵，在運(yùn)行中常常是一臺泵單獨(dú)運(yùn)行或2臺泵并聯(lián)運(yùn)行。由于機(jī)組經(jīng)常處于變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，且受季節(jié)的影響，當(dāng)循環(huán)水泵只單臺運(yùn)行時，循環(huán)水流量可能不足，造成凝汽器真空低；當(dāng)循環(huán)水泵雙泵并聯(lián)運(yùn)行時，又嫌水量過大，造成廠用電浪費(fèi)。因而對循環(huán)水泵實(shí)施雙速改造并選擇合理的運(yùn)行方式有很大的節(jié)能潛力。
河北南網(wǎng)某電廠2臺機(jī)組為亞臨界、一次中間再熱、單軸四缸四排汽660MW純凝式汽輪機(jī)。每臺機(jī)組配有3臺1800HTCX型斜流式循環(huán)水泵，2臺運(yùn)行，一臺備用。電廠在2008年底對循環(huán)水泵實(shí)施了改造，改變電動機(jī)極數(shù)，使電動機(jī)可以在2個轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。本文首先對改造后的雙速循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行的工作原理進(jìn)行了分析，其次結(jié)合對雙速循環(huán)水泵的單、并聯(lián)運(yùn)行工況下的泵效率試驗(yàn)，并對多種運(yùn)行方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較，提出了提高循環(huán)水泵運(yùn)行效率的措施，為科學(xué)合理指導(dǎo)循環(huán)水泵節(jié)能運(yùn)行提供了依據(jù)。
1、循環(huán)水泵工作原理
大型電廠的循環(huán)水泵一般采用兩種運(yùn)行方式：單泵運(yùn)行或雙泵并聯(lián)運(yùn)行。經(jīng)過雙速改造的循環(huán)水泵的并聯(lián)運(yùn)行方式一般為雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行、雙泵高速低速并聯(lián)運(yùn)行和雙泵高速并聯(lián)運(yùn)行。
1.1、單臺泵工作原理
將管路性能曲線和泵本身的性能曲線用同樣比列尺畫在同一張圖上，兩條曲線的交點(diǎn)即為泵的運(yùn)行工況點(diǎn)，亦稱工作點(diǎn)。如圖1所示，其中I是泵本身的性能曲線，Ⅲ是管路性能曲線，M點(diǎn)即為泵穩(wěn)定運(yùn)行的工況點(diǎn)。
圖1單臺泵運(yùn)行
圖2相同性能泵并聯(lián)運(yùn)行
1.2、相同性能泵并聯(lián)工作原理
圖2為相同性能泵并聯(lián)運(yùn)行時的性能曲線。圖中I，Ⅱ?yàn)閮膳_同性能的泵的性能曲線，Ⅲ為管路特性曲線，將單臺泵的性能曲線的流量在揚(yáng)程相等的條件下迭加，可以得到并聯(lián)工作時的性能曲線I+Ⅱ。圖2中，管路曲線與泵的并聯(lián)性能曲線的交叉點(diǎn)M，即為并聯(lián)工作時的工作點(diǎn)。并聯(lián)時單個泵的工況，由M點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平行線與單泵的特性曲線交于C點(diǎn)，即為每臺泵在并聯(lián)時的工況點(diǎn)，同時可知并聯(lián)時每臺泵的流量為Q。由圖2可知并聯(lián)工作的特點(diǎn)：2臺泵并聯(lián)工作時揚(yáng)程和并聯(lián)時的單臺泵的工作揚(yáng)程相等，總流量為并聯(lián)的每臺泵輸送流量之和。并聯(lián)前每臺泵的參數(shù)跟并聯(lián)后每臺泵的參數(shù)比較可知：并聯(lián)時每臺泵的工作流量小于單獨(dú)泵工作流量，而單獨(dú)泵工作流量又小于雙泵并聯(lián)工作流量，即Qc
1.3、不同性能泵并聯(lián)工作原理
圖3為不同性能泵并聯(lián)運(yùn)行時的性能曲線。圖中I，Ⅱ?yàn)?臺不同性能的泵的性能曲線，Ⅲ為管路特性曲線，并聯(lián)工作時的性能曲線為I+Ⅱ。由圖3可知：并聯(lián)前每臺泵的工況點(diǎn)分別為B、B兩點(diǎn)，流量為QB1、QB2。與并聯(lián)后泵的工況點(diǎn)比較可知2臺泵并聯(lián)后的流量QM小于并聯(lián)前每臺泵的流量QB1、QB2之和。2臺泵并聯(lián)后的揚(yáng)程大于并聯(lián)前每臺泵的揚(yáng)程。2臺不同性能的泵并聯(lián)時的流量等于并聯(lián)后每臺泵的流量Qc1、Qc2之和，而并聯(lián)時的總流量小于并聯(lián)前每臺泵單獨(dú)工作時的流量之和，其減少的程度隨泵并聯(lián)臺數(shù)的增加、管路特性曲線的陡緩程度而增大。
圖3不同性能泵并聯(lián)運(yùn)行
表1循環(huán)水泵性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果
2、循環(huán)水泵運(yùn)行試驗(yàn)研究
雙速改造后的循環(huán)水泵性能試驗(yàn)參照《離心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵試驗(yàn)方法(GB3216-89)》進(jìn)行。
試驗(yàn)工況分別選擇為：單泵高速運(yùn)行、單泵低速運(yùn)行、雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行、一泵高速和一泵低速并聯(lián)運(yùn)行4個工況。循環(huán)水泵進(jìn)出水及凝汽器進(jìn)出水閥門均全開，更改雙速電動機(jī)的接線方式以改變循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速。每個工況的試驗(yàn)均持續(xù)3min，試驗(yàn)期間循環(huán)水泵運(yùn)行平穩(wěn)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)公式對循環(huán)水泵的性能進(jìn)行了計(jì)算，試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果匯總于表1。
試驗(yàn)時水泵出口流量在凝汽器人口處測量，出口就地壓力表更換為精密壓力表。對于雙泵并聯(lián)運(yùn)行工況，計(jì)算時是以兩泵作為一個整體來進(jìn)行的，出口壓力取平均值，電機(jī)功率取兩泵之和，流量取兩泵之和。
3、循環(huán)水泵的節(jié)能運(yùn)行分析
雙速改造后的循環(huán)水泵的試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果如表1所示：單泵低速運(yùn)行時循環(huán)水流量為28500ma/h，泵揚(yáng)程為17.89m，泵的效率為86.27％；單泵高速運(yùn)行時循環(huán)水流量為34200ma/h，泵揚(yáng)程為20.12m，泵的效率為82.29％；雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行時循環(huán)水流量為47500I矗泵揚(yáng)程為22.77lrn，泵的效率為85.62％；雙泵高低速并聯(lián)運(yùn)行時循環(huán)水流量為53000m3/h，泵揚(yáng)程為24.22m，泵的效率為84.95％。
雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行時，循環(huán)水流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單泵低速運(yùn)行時的循環(huán)水流量，但并聯(lián)時的循環(huán)水流量分?jǐn)偟矫颗_泵的流量，卻小于單泵低速運(yùn)行時的流量；雙泵并聯(lián)時的循環(huán)水泵揚(yáng)程，較單泵低速運(yùn)行時的揚(yáng)程有較大提高。雙泵高低速并聯(lián)運(yùn)行時，循環(huán)水流量小于并聯(lián)前兩泵單獨(dú)運(yùn)行時的流量之和，但并聯(lián)時的循環(huán)水泵揚(yáng)程比并聯(lián)前兩泵單獨(dú)運(yùn)行時的揚(yáng)程都大。試驗(yàn)結(jié)果與前面分析的相同性能泵并與不同性能泵并聯(lián)的理論工作原理是相符的。
由試驗(yàn)結(jié)果還可知，雖然單泵低速運(yùn)行時的流量比單泵高速運(yùn)行時的流量稍小，但泵效率卻較高，且單泵低速運(yùn)行時的發(fā)電機(jī)功率遠(yuǎn)小于單泵高速運(yùn)行時的發(fā)電機(jī)功率。因而在冬季選擇單泵運(yùn)行方式時應(yīng)盡量選擇單泵低速運(yùn)行。同理，在夏季選擇雙泵并聯(lián)運(yùn)行時，也應(yīng)盡量選擇泵效率較高、發(fā)電機(jī)功率較低的雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行方式。
4、結(jié)論
本文首先對改造后的雙速循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行的工作原理進(jìn)行了分析，分析了循環(huán)水泵在單泵運(yùn)行、雙泵并聯(lián)運(yùn)行時的工作原理。實(shí)施雙速改造后的循環(huán)水泵可以有單泵低速運(yùn)行、單泵高速運(yùn)行、雙泵低速并聯(lián)運(yùn)行、雙泵高低速并聯(lián)運(yùn)行和雙泵高速并聯(lián)運(yùn)行5種運(yùn)行方式，全年可根據(jù)循環(huán)水溫、機(jī)組負(fù)荷靈活進(jìn)行選擇。
其次本文結(jié)合對雙速循環(huán)水泵的單并聯(lián)運(yùn)行工況下的泵性能試驗(yàn)，對多種運(yùn)行方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性比較，提出了提高循環(huán)水泵運(yùn)行效率的措施，為科學(xué)合理指導(dǎo)循環(huán)水泵節(jié)能運(yùn)行提供了依據(jù)。