火电厂锅炉给水泵机组节能改造中汽蚀问题的探讨

2015年第43卷第6期流体机械47文章编号：1005—0329(2015)06—0047—03火电厂锅炉给水泵机组节能改造中汽蚀问题的探讨郭凯，袁秀敏(沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司，辽宁沈阳110869)摘要：对锅炉给水泵泵组进行变频调节能起到节能减排的效果。但随着电机变频，与锅炉给水泵共用电机、且同轴驱动的前置泵也须在变频的情况下低速工作，相应的泵出口压力降低。此时，前置泵是否能满足锅炉给水泵不发生汽蚀的要求，本文从锅炉给水泵的3个负荷工况情形对此予以分析讨论。关键词：前置泵；变频；汽蚀中图分类号：TH3文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2015．06．011DiscussiononCavitationforPowerSavingofBoilerFeedWaterPumpUnitforinFossilPlantGUOKai，YUANXiu-min(ShenyangBlowerWorksGroupNuclearPumpCo．Ltd．，Shenyang110869，China)Abstract：Frequencyconversionforboilerfeedwaterpumpunitcangainpowersavingandemissionreduce．However，withfrequencychangeofmotor，theboosterpumpwhichsharesmotorwithboilerfeedwaterpumpandisdrivenbythesameshaft，shalloperateinfrequencychangeandlowspeed．Dischargepressureofpumpwilldecreaseaccordingly．Atthistime，withopera—tionofboosterpump，wewonderifnocavitationwillhappentothefeedwaterpump．Boilerfeedwaterpumpatthreeloadswillbeanalyzedanddiscussed．Keywords：boosterpump；frequencyconversion；cavitaion1前言火电厂自身的用电量约为发电量的7％～10％(用电机驱动给水泵)或4％一6％(用汽轮机驱动给水泵)。很明显，电机驱动的锅炉给水泵泵组(下文简称给水泵)是火电厂内部用电大户，影响到电站的供电煤耗、发电成本以及排放指标等。对该泵组进行节能改造，提高泵组能效很有必要。目前，我国对电机驱动的锅炉给水泵进行节能改造的工作已经在200和300MW机组的火电站大范围开展。发电机组的负荷调整要求给水泵性能随之适当调整⋯。而给水泵性能调整传统的方法是通过液力偶合器调速来完成，这种调速方案存在较大的能量损耗。随着电机变频调速技术的发展成熟，将电机变频降速技术和液力偶合器增速功能组合，实现给水泵机组的转速调节，成为目前对电收稿日期：2014—11—03修稿日期：2015—05—08机驱动锅炉给水泵实施节能降耗技术改造的最优技术方案。即改造液力偶合器仅保留其齿轮副的增速功能，而变频器调整电机可以实现转速降低，两者组合可以随意调速驱动给水泵。这种改造可以规避液力偶合器固有的3％滑差损失，同时避免泵组在低负荷工况下由于低效带来的很大的能耗损失。经过多家电厂测评，此种节能改造可以节约20％的厂用电。2节能改造带来的问题在火电厂，通常将锅炉给水泵、液力耦合器、双轴伸电机、前置泵等串成一个机组，如图1所示。图1给水泵泵组主要设备48FLUIDMACHINERYVo1．43，No．6，2015电机的一端通过液力耦合器驱动给水泵，电机另一端驱动前置泵。也有采用小型汽轮机驱动给水泵的，不在本文讨论之列。前置泵的设置是为了提高锅炉给水泵的装置汽蚀余量、保障锅炉给水泵在各种工况下安全运行。锅炉给水泵因其转数较高，造成必需汽蚀性能NPSHr值较大，而给水泵进口前的除氧器需要低压脱氧除汽，使得给水泵的装置汽蚀余量NPSHa较低J。两者间不匹配，不能满足给水泵安全运行的要求，因此，需要在给水泵人口前增加前置泵作为增压泵。前置泵出口压力较大，完全可以保证给水泵在任何工况不会发生汽蚀。但节能改造中原工频运行的电动机因增设变频器改为变频运行，造成原本工频运行的前置泵也随之变频低速运行、扬程降低。这样一来，降速后的前置泵能否保证给水泵不发生汽蚀和是否有必要给前置泵单设一台电机驱动，这些问题成了节能改造过程中争论的焦点。3给水泵泵组汽蚀余量匹配问题的讨论从离心泵的理论可以判定，不论NPSHa如何变化，只要NPSHa比给水泵固有的NPSHr高即可，此时给水泵不会发生汽蚀。选取300MW机组Z个典型的运行工况来进