双速循环水泵节能运行分析

双速循环水泵节能运行分析本文从理论角度分析了实施双速改造后的循环水泵在并联运行时的工作原理，结合双速循环水泵在单、并联运行工况下的性能试验，对多种运行方式进行了经济性比较。

提出了提高循环水泵运行效率的措施，为科学合理指导循环水泵节能运行提供了依据。

火力发电厂中，循环水泵是耗电量较大的辅机之一。

电厂的单元制循环水系统，每台机组一般配2台循环水泵，在运行中常常是一台泵单独运行或2台泵并联运行。

由于机组经常处于变负荷运行状态，且受季节的影响，当循环水泵只单台运行时，循环水流量可能不足，造成凝汽器真空低；当循环水泵双泵并联运行时，又嫌水量过大，造成厂用电浪费。

因而对循环水泵实施双速改造并选择合理的运行方式有很大的节能潜力。

河北南网某电厂2台机组为亚临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽660MW纯凝式汽轮机。

每台机组配有3台1800HTCX型斜流式循环水泵，2台运行，一台备用。

电厂在2008年底对循环水泵实施了改造，改变电动机极数，使电动机可以在2个转速下运行。

本文首先对改造后的双速循环水泵并联运行的工作原理进行了分析，其次结合对双速循环水泵的单、并联运行工况下的泵效率试验，并对多种运行方式进行了经济性比较，提出了提高循环水泵运行效率的措施，为科学合理指导循环水泵节能运行提供了依据。

1、循环水泵工作原理大型电厂的循环水泵一般采用两种运行方式：单泵运行或双泵并联运行。

经过双速改造的循环水泵的并联运行方式一般为双泵低速并联运行、双泵高速低速并联运行和双泵高速并联运行。

1.1、单台泵工作原理将管路性能曲线和泵本身的性能曲线用同样比列尺画在同一张图上，两条曲线的交点即为泵的运行工况点，亦称工作点。

如图1所示，其中I是泵本身的性能曲线，Ⅲ是管路性能曲线，M点即为泵稳定运行的工况点。

图1 单台泵运行图2 相同性能泵并联运行1.2、相同性能泵并联工作原理图2为相同性能泵并联运行时的性能曲线。

图中I，Ⅱ为两台同性能的泵的性能曲线，Ⅲ为管路特性曲线，将单台泵的性能曲线的流量在扬程相等的条件下迭加，可以得到并联工作时的性能曲线I+Ⅱ。

图2中，管路曲线与泵的并联性能曲线的交叉点M，即为并联工作时的工作点。

并联时单个泵的工况，由M点作横坐标的平行线与单泵的特性曲线交于C点，即为每台泵在并联时的工况点，同时可知并联时每台泵的流量为Q 。

由图2可知并联工作的特点：2台泵并联工作时扬程和并联时的单台泵的工作扬程相等，总流量为并联的每台泵输送流量之和。

并联前每台泵的参数跟并联后每台泵的参数比较可知：并联时每台泵的工作流量小于单独泵工作流量，而单独泵工作流量又小于双泵并联工作流量，即Qc Q Q 。

泵并联工作扬程与并联工作时每台泵工作扬程相等且大于单独泵运行时的扬程。

1.3、不同性能泵并联工作原理图3为不同性能泵并联运行时的性能曲线。

图中I，Ⅱ为2台不同性能的泵的性能曲线，Ⅲ为管路特性曲线，并联工作时的性能曲线为I+Ⅱ。

由图3可知：并联前每台泵的工况点分别为B 、B两点，流量为QB1、QB2。

与并联后泵的工况点比较可知2台泵并联后的流量QM小于并联前每台泵的流量QB1、QB2之和。

2台泵并联后的扬程大于并联前每台泵的扬程。

2台不同性能的泵并联时的流量等于并联后每台泵的流量Qc1、Qc2之和，而并联时的总流量小于并联前每台泵单独工作时的流量之和，其减少的程度随泵并联台数的增加、管路特性曲线的陡缓程度而增大。

图3 不同性能泵并联运行表1 循环水泵性能试验数据及计算结果2、循环水泵运行试验研究双速改造后的循环水泵性能试验参照《离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法(GB3216-89)》进行。

试验工况分别选择为：单泵高速运行、单泵低速运行、双泵低速并联运行、一泵高速和一泵低速并联运行4个工况。

循环水泵进出水及凝汽器进出水阀门均全开，更改双速电动机的接线方式以改变循环水泵的转速。

每个工况的试验均持续3min，试验期间循环水泵运行平稳。

根据试验数据、设计数据和试验标准中的相关公式对循环水泵的性能进行了计算，试验及计算结果汇总于表1。

试验时水泵出口流量在凝汽器人口处测量，出口就地压力表更换为精密压力表。

对于双泵并联运行工况，计算时是以两泵作为一个整体来进行的，出口压力取平均值，电机功率取两泵之和，流量取两泵之和。

3、循环水泵的节能运行分析双速改造后的循环水泵的试验及计算结果如表1所示：单泵低速运行时循环水流量为28500 ma/h，泵扬程为17.89 m，泵的效率为86.27％；单泵高速运行时循环水流量为34200ma/h，泵扬程为20.12m，泵的效率为82.29％；双泵低速并联运行时循环水流量为47500 I矗泵扬程为22.77lrn，泵的效率为85.62％；双泵高低速并联运行时循环水流量为53000m3/h，泵扬程为24.22 m，泵的效率为84.95％。

双泵低速并联运行时，循环水流量远远大于单泵低速运行时的循环水流量，但并联时的循环水流量分摊到每台泵的流量，却小于单泵低速运行时的流量；双泵并联时的循环水泵扬程，较单泵低速运行时的扬程有较大提高。

双泵高低速并联运行时，循环水流量小于并联前两泵单独运行时的流量之和，但并联时的循环水泵扬程比并联前两泵单独运行时的扬程都大。

试验结果与前面分析的相同性能泵并与不同性能泵并联的理论工作原理是相符的。

由试验结果还可知，虽然单泵低速运行时的流量比单泵高速运行时的流量稍小，但泵效率却较高，且单泵低速运行时的发电机功率远小于单泵高速运行时的发电机功率。

因而在冬季选择单泵运行方式时应尽量选择单泵低速运行。

同理，在夏季选择双泵并联运行时，也应尽量选择泵效率较高、发电机功率较低的双泵低速并联运行方式。

本文首先对改造后的双速循环水泵并联运行的工作原理进行了分析，分析了循环水泵在单泵运行、双泵并联运行时的工作原理。

实施双速改造后的循环水泵可以有单泵低速运行、单泵高速运行、双泵低速并联运行、双泵高低速并联运行和双泵高速并联运行5种运行方式，全年可根据循环水温、机组负荷灵活进行选择。

其次本文结合对双速循环水泵的单并联运行工况下的泵性能试验，对多种运行方式进行了经济性比较，提出了提高循环水泵运行效率的措施，为科学合理指导循环水泵节能运行提供了依据。

本文從理論角度分析瞭實施雙速改造後的循環水泵在並聯運行時的工作原理，結合雙速循環水泵在單、並聯運行工況下的性能試驗，對多種運行方式進行瞭經濟性比較。

提出瞭提高循環水泵運行效率的措施，為科學合理指導循環水泵節能運行提供瞭依據。

火力發電廠中，循環水泵是耗電量較大的輔機之一。

電廠的單元制循環水系統，每臺機組一般配2臺循環水泵，在運行中常常是一臺泵單獨運行或2臺泵並聯運行。

由於機組經常處於變負荷運行狀態，且受季節的影響，當循環水泵隻單臺運行時，循環水流量可能不足，造成凝汽器真空低；當循環水泵雙泵並聯運行時，又嫌水量過大，造成廠用電浪費。

因而對循環水泵實施雙速改造並選擇合理的運行方式有很大的節能潛力。

河北南網某電廠2臺機組為亞臨界、一次中間再熱、單軸四缸四排汽660MW純凝式汽輪機。

每臺機組配有3臺1800HTCX型斜流式循環水泵，2臺運行，一臺備用。

電廠在2008年底對循環水泵實施瞭改造，改變電動機極數，使電動機可以在2個轉速下運行。

本文首先對改造後的雙速循環水泵並聯運行的工作原理進行瞭分析，其次結合對雙速循環水泵的單、並聯運行工況下的泵效率試驗，並對多種運行方式進行瞭經濟性比較，提出瞭提高循環水泵運行效率的措施，為科學合理指導循環水泵節能運行提供瞭依據。

1、循環水泵工作原理大型電廠的循環水泵一般采用兩種運行方式：單泵運行或雙泵並聯運行。

經過雙速改造的循環水泵的並聯運行方式一般為雙泵低速並聯運行、雙泵高速低速並聯運行和雙泵高速並聯運行。

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，兩條曲線的交點即為泵的運行工況點，亦稱工作點。

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點即為泵穩定運行的工況點。

圖1 單臺泵運行圖2 相同性能泵並聯運行1.2、相同性能泵並聯工作原理圖2為相同性能泵並聯運行時的性能曲線。

圖中I，Ⅱ為兩臺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程相等的條件下迭加，可以得到並聯工作時的性能曲線I+Ⅱ。

圖2中，管路曲線與泵的並聯性能曲線的交叉點M，即為並聯工作時的工作點。

並聯時單個泵的工況，由M點作橫坐標的平行線與單泵的特性曲線交於C點，即為每臺泵在並聯時的工況點，同時可知並聯時每臺泵的流量為Q 。

由圖2可知並聯工作的特點：2臺泵並聯工作時揚程和並聯時的單臺泵的工作揚程相等，總流量為並聯的每臺泵輸送流量之和。

並聯前每臺泵的參數跟並聯後每臺泵的參數比較可知：並聯時每臺泵的工作流量小於單獨泵工作流量，而單獨泵工作流量又小於雙泵並聯工作流量，即Qc Q Q 。

泵並聯工作揚程與並聯工作時每臺泵工作揚程相等且大於單獨泵運行時的揚程。

1.3、不同性能泵並聯工作原理圖3為不同性能泵並聯運行時的性能曲線。

圖中I，Ⅱ為2臺不同性能的泵的性能曲線，Ⅲ為管路特性曲線，並聯工作時的性能曲線為I+Ⅱ。

由圖3可知：並聯前每臺泵的工況點分別為B 、B兩點，流量為QB1、QB2。

與並聯後泵的工況點比較可知2臺泵並聯後的流量QM小於並聯前每臺泵的流量QB1、QB2之和。

2臺泵並聯後的揚程大於並聯前每臺泵的揚程。

2臺不同性能的泵並聯時的流量等於並聯後每臺泵的流量Qc1、Qc2之和，而並聯時的總流量小於並聯前每臺泵單獨工作時的流量之和，其減少的程度隨泵並聯臺數的增加、管路特性曲線的陡緩程度而增大。

圖3 不同性能泵並聯運行表1 循環水泵性能試驗數據及計算結果2、循環水泵運行試驗研究雙速改造後的循環水泵性能試驗參照《離心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵試驗方法(GB3216-89)》進行。

試驗工況分別選擇為：單泵高速運行、單泵低速運行、雙泵低速並聯運行、一泵高速和一泵低速並聯運行4個工況。

循環水泵進出水及凝汽器進出水閥門均全開，更改雙速電動機的接線方式以改變循環水泵的轉速。

每個工況的試驗均持續3min，試驗期間循環水泵運行平穩。

根據試驗數據、設計數據和試驗標準中的相關公式對循環水泵的性能進行瞭計算，試驗及計算結果匯總於表1。

試驗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。

對於雙泵並聯運行工況，計算時是以兩泵作為一個整體來進行的，出口壓力取平均值，電機功率取兩泵之和，流量取兩泵之和。

3、循環水泵的節能運行分析雙速改造後的循環水泵的試驗及計算結果如表1所示：單泵低速運行時循環水流量為28500 ma/h，泵揚程為17.89 m，泵的效率為86.27％；單泵高速運行時循環水流量為34200ma/h，泵揚程為20.12m，泵的效率為82.29％；雙泵低速並聯運行時循環水流量為47500 I矗泵揚程為22.77lrn，泵的效率為85.62％；雙泵高低速並聯運行時循環水流量為53000m3/h，泵揚程為24.22 m，泵的效率為84.95％。