汽动给水泵系统热经济性定量分析

δηi
=
η′i ηi
ηi
×100
=
H + ΔH
H
Q
- Qαqgσ-
1
×100
2 实例计算及分析
某 350 MW 机组 ,根据制造厂提供的资料 ,经
48 (总 748)
华东电力
2004 ,32 (11)
计算 ,设计工况下 H = 1194. 74 , Q = 2544. 8 ,σ= 485. 6 ,ηc = 0. 28307 ,ηc + 1 = 0. 35474 ; 相应的汽动 给水泵系统 αx = 0 ,αqg = 0 (小机高压汽源是主蒸 汽) ,αb = 1 , Eh = vm ( p2 - p1) ×103 = 21. 39 ,τb = 25. 2 , ΔEm + Ex = 0. 83 , ηb = 0. 821 7 , Hqgt =
汽动给水泵系统对热经济性的影响 ,定性分 析很直观 ,但要定量计算 ,按传统的热平衡法计 算 ,工作量较大 。而等效热降法 ,在热力系统的局 部定量分析中 ,具有简捷 、方便和准确的特点 。应 用等效热降理论 ,对汽动给水泵系统热经济性进 行了定量计算分析 。
1 定量计算公式
图 (1) 中 τb 是给水泵焓升 ,αx 、αb 、αqg 、αqd 分 别为给水再循环系数 、给水泵流量系数 (αb = 1 + αx) 和驱动汽轮机 (以下简称“小机”) 高 、低压进汽 系数 (这些“系数”,均为对应流量除以给水流量) 。
平衡装置和轴密封装置的泄漏量损失 ,
ΔEm2为泵体散热造成的损失 ,kJ / kg ;
Ex ———单位质量流体机械损失的热量 , 主要由泵
的摩擦损失造成 , 可通过冷却介质吸热实
测计算 , 或根据制造厂提供的轴承摩擦损
失占轴功率的比例确定 , kJ/ kg。
(2) 小机进汽系数计算
给水泵工作时 ,泵的输入功率应该等于小机
式 ,经单位换算并忽略 g ( Z2 - Z1) 这一项 , 给水 泵焓升与效率的关系可演变为 :
τb
=
vm (
p2
- p1) ηb
×103 -
(ΔEm +
Ex )
=
Eh
ηb
-
(ΔEm +
Ex )
(1)
式中 τb ———给水泵焓升 , kJ/ kg ;
ηb ———给水泵效率 ;
Eh ———单位 质 量 流 体 通 过 泵 获 得 的 能 量 ( 水 力
进除 氧 器 的 一 部 分 抽 汽 , 使 汽 轮 机 作 功 增 加
ατx bηc ,同时因给水泵流量增加而使小机进汽系数
增大 。
与设计工况相比 , 给水再循环系数变化引起
的等效热降变化的增量为 :
ΔH =τbηc + 1 +ατx bηc - α′qd ( hqd - hn) [τbηc + 1 - αqd ( hqd - hn) ]
经整理 ,得 :
ΔH
=
αx Eh ηb
ηc -
hqd - hn Hqdηt qdoηi qj
- αx (ΔEm + Ex)ηc
(5)
式中 ηc ———除氧器抽汽效率
输入热量不变 ,故引起循环效率相对变化 :
δηi
=
η′i ηi
ηi
×100
=
ΔH
H
×100
(6) 小机高压进汽系数变化对循环效率的影
响
经整理 ,得 :
ΔH
=
αqgHqgηt qgoi Hqdηt qdoi
(
hqd
-
hn)
- αqg ( hqg -
hn +σ)
(6)
式中 hqg ———小机高压进汽焓 , kJ / kg ;
σ———1 kg 蒸汽在再热器中的吸热 ,kJ/ kg。
此时输入热量变为 Q′= Q - αqgσ, 故引起循 环效率相对变化 :
小机用的高压汽源一般是主蒸汽 , 由于是引
自冷段前 ,故将引起作功和吸热量的改变 。随着
小机用的高压进汽系数的变化 , 其低压进汽系数
也将随之变化 。与设计工况相比 , 小机高压进汽
系数变化引起的等效热降变化的增量为 :
ΔH =τbηc + 1 - αqg ( hqg - hn) - α′qd ( hqd - hn) αqgσ- [τbηc + 1 - αqd ( hqd - hn) ]
经整理 ,得 :
ΔH
=
Eh
Hqdηt qηj b
1 ηqdoi
-
1 η′qdoi
( hqd - hn)
(4)
此时输入热量不变 ,故引起循环效率相对变化
δηi
=
η′i ηi
ηi
×100
=
ΔH
H
×100
(5) 给水再循环系数变化对循环效率的影响
以小机使用低压汽源为例 。基准工况是 αx = 0 ,当 αx > 0 有再循环水进入除氧器时 , 将排挤
1 417. 3 , Hqdt = 820. 5 , hqg = 3 397. 3 , hqd = 3 075. 7 , hn = 2 297. 2 ,ηqgoi = 0. 60 ,ηqdoi = 0. 82 ,ηqj = 0. 985 。
以设计工况为基准 ,用上述公式 ,计算得 : (1) 给 水 泵 效 率 由 ηb = 0. 8217 变 为 η′b = 0. 811 7时 ,ΔH = - 0. 26 kJ / kg ,δηi = - 0. 022 % ; (2) 小机效率由ηqdoi = 0. 82 变为η′qdoi = 0. 81 时 ,ΔH = - 0. 38 kJ / kg ,δηi = - 0. 032 % ; (3) 给水再循环系数由αx = 0 变为 αx = 0. 01 时 ,ΔH = - 0. 23 kJ / kg ,δηi = - 0. 019 % ; (4) 小机高压进汽系数由 αqg = 0 变为 αqg = 0. 001 时 ,ΔH = - 0. 60 kJ / kg ,δηi = - 0. 031 % ;如 小机全部用高压蒸汽 ,则 αqg = 0. 031 08 , 此时 ΔH = - 18. 70 kJ / kg ,δηi = - 0. 978 %。 计算结果表明 : (1) 从机械效率角度看 ,泵效率和小机内效 率同样下降 1 % ,循环效率下降幅度小机比泵大 , 这是因为泵效率下降后会引起给水泵焓升增加 , 作用于后一级加热器 ,能回收一部分热量 ; (2) 从阀门泄漏角度看 ,尽管泄漏能量都得 到了部分利用 (一个是在小机中作功 ,一个是在除 氧器中回收利用) ,但小机高压进汽阀泄漏对循环 效率的影响远比再循环阀泄漏来得大 ; (3) 相对比较而言 ,给水再循环阀泄漏使给 水再循环系数增加 1 %(即 αx = 0. 01 , 对应的流量 为 10. 7 t/ h) 所引起的循环效率降低 ,相当于给水 泵效率下降了 0. 86 % ,相当于小机内效率下降了 0. 60 %。 而小机高压进汽阀泄漏当 αqg = 0. 001 (对应 的流量为 1. 07 t/ h) 时所引起的循环效率降低 ,相 当于给水泵效率下降了 1. 38 % ,相当于小机内效 率下降了 0. 96 % ,相当于给水再循环系数增加了 1. 58 %。 小机高压进汽使循环效率大幅降低的原因 : (1) 从循环角度来看 ,主汽进小机作功后直 接进凝汽器 ,机组“中间再热”功能没发挥 ;
化:
δηi
=
η′i ηi
ηi
×100
=
ΔH
H
×100
(4) 小机内效率变化对循环效率的影响
以小机使用低压汽源为例 , 小机内效率变化
直接引起 αqd变化 。与设计工况相比 ,小机内效率
变化引起的等效热降变化的增量为 :
ΔH =τηb c +1 - α′qd ( hqd - hn) - [τηb c +1 - αqd ( hqd - hn) ]
能) ,在数值上等于 vm ( p2 - p1) ×103 。 vm ———给水平均比容 ,m3/ kg ;
方 超 汽动给水泵系统热经济性定量分析
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p1 、p2 ———给水泵进 、出口压力 ,MPa ;
ΔEm ———能量修正值 ,ΔEm = ΔEm1 + ΔEm2 ,ΔEm1为
第 32 卷 第 11 期 2004 年 11 月
华东电力 East China Electric Power
Vol. 32 No. 11 Nov. 2004
汽动给水泵系统热经济性定量分析
ห้องสมุดไป่ตู้
方 超
(华能南通电厂 ,江苏 南通 226003)
摘 要 :应用等效热降理论 ,对热经济性进行了定量计算分析 。350 MW 机组实例计算表明 ,汽动给水泵系统 小机高压进汽系数仅为 0. 001 (即内漏 1. 07 t/ h) 所引起的循环效率降低 ,相当于小机内效率下降 0. 96 % ,给水 再循环系数 0. 01 (即内漏 10. 7 t/ h) 所造成的循环效率降低 ,相当于给水泵效率下降 0. 86 % ,凸现了阀门管理 的重要性 。 关键词 :汽动给水泵 ;等效热降 ;定量分析 ;阀门管理 中图分类号 :TK01 文献标识码 :B 文章编号 :100129529 (2004) 1120046203
以设计工况为基准 ,分别对给水泵效率 、小机 内效率 、给水再循环系数和小机高压进汽系数等 变化进行定量分析 。设计工况通常是 :αx = 0 ,αqg = 0。
(1) 给水泵焓升计算 给水泵焓升与给水泵效率有关 。文献 [1 ]以 行业标准形式给出了用热力学法测量泵的效率公
图 1 汽动给水泵热力系统示意图
假定 αqg为某一数值 ,利用式 (2) 可求出 αqd 。 (3) 给水泵效率变化对循环效率的影响 以小机使用低压汽源为例 ,给水泵在消耗小 机能量 、产生额外损失的同时 ,也使给水获得了焓 升 ,此焓升用于其后的加热器 ,排挤了一部分抽 汽 ,使汽轮机作功增加 。给水泵效率变化 ,将使给 水泵焓升和小机进汽系数同时发生变化 。根据等
Quantitative analysis of thermal economy for steam feed water pump system
FANG Chao ( Hua’neng Nantong Power Plant , Nantong 226003 , China)
Abstract :The quantitative calculation and analysis of the thermal economy for the steam feed water pump system were per2 formed using the theory of equivalent heat drop . The example calculation of 350 MW unit showed that the decrease in cycle efficiency caused by 0. 001 of the high pressure steam admission coefficient of the BFTP (i. e. 1. 07 t/ h of the internal leak2 age) equals 0. 96 % decrease in the internal efficiency of the BFTP while the decrease in cycle efficiency due to 0. 01 of the feed water recirculation coefficient (i. e. 10. 7 t/ h of the internal leakage) equals 0. 86 % decrease in the feed water pump efficiency and thus presented the importance of the valve management. Key words :steam feed water pump ; equivalent heat drop ; quantitative analysis ; valve management
效热降理论 ,与设计工况相比 ,由给水泵效率变化 引起的等效热降变化的增量为 (式中无角标者为
设计工况参数 ,带角标“′”者为实际工况参数 ,下 同) 。 ΔH =τ′ηb c +1 - α′qd ( hqd - hn) - [τηb c +1 - αqd ( hqd - hn) ]
经整理 ,得 :
的输出功率 ,即 :
αbvm ( p2 - p1) ηb
×103
=αqgHqgηt qgoηi qj
+αqdHqdηt qdoηi qj
(2) 式中 Hqgt 、Hqdt ———小机高 、低压蒸汽等熵焓降 , kJ / kg;
ηqgoi 、ηqdoi 、ηqj ———小机高 、低压进汽方式下的内效 率和机械效率 。
ΔH =
Eh
η1′b -
1 ηb
ηc + 1 -
hqd - hn Hqdηt qdoηi qj
(3)
式中 ΔH ———等效热降变化的增量 (大于零表示作功增
加 ,反之为作功损失 ,下同) , kJ/ kg ;
hqd 、hn ———分别小机进汽焓和主机凝汽焓 , kJ / kg。
此时输入热量不变 ,故引起循环效率相对变