55 MW机组电动给水泵节能改造

曹庆华

(江苏徐州华美热电有限公司，江苏徐州 221000）

某热电有限公司配有三台额定流量为286t/h的给水泵，这3台给水泵在实际运行时都存在给水压力过大，造成不必要的节流损失。因此，为降低节流损失，采用变频调节技术、抽级和改变转子直径进行对其实施节能改造[1]。

多级泵的抽级必须是抽整级，计算表明，常会有不够抽一级的余数。而改变转子直径的方法，只要计算准确就可以达到节能的目的，该法对中小型机组而言是一种行之有效的给水系统节能方法[2]。徐州华美热电有限公司对其1#给水泵进行了叶轮切削改造。

1 改造原理

流体在泵中的扬程与叶轮的直径关系密切，流体随叶轮旋转的圆周速度为，由下式求得：

式中：D为叶轮直径（计算点的直径），m；n为叶轮转速，r/min。

根据欧拉方程式：

式中：HT∞为扬程，m；u1为叶片进口圆周速度,m/s；u2为叶片出口圆周速度,m/s；v1为叶片进口绝对速度,m/s；v2为叶片出口绝对速度,m/s；∞表示无限多叶片时的参数；g为重力加速度。

由上式可知，在相同流量下，叶轮外径与叶轮内径差距越大，则流体所获得的能量越高，即水泵的扬程越高。叶轮叶片切割后，与原叶轮在几何形状上已不相似，但当改变量不大时，可近似地认为切割或加长后出口角仍保持不变，流动状态近乎相似，因而可借用相似定律的关系，对切割或加长前后的参数进行计算。

对低比转数的泵，叶轮外径稍有变化，其出口宽度变化不大，即，若转速保持不变，只是叶轮外径由变为时，其流量、扬程和功率的变化关系如下：

对于中、高比转数的泵，叶轮切割时，会使叶轮出口宽度增大，而且出口宽度与其直径成反比，即，这时流量、扬程和功率的变化关系如下：

叶轮外径的切割应以效率基本不下降为原则，叶轮外径最大允许的切割量与比转数的关系见表1。

表1 泵的叶轮最大切割量与比转数的关系

表2 改造前1#给水泵设计参数

2 改造方案

徐州华美热电机组改造前给水泵设计参数见表2。

式中:n为转速，r/m in；H为体积流量，m3/s；H为扬程，m。

因比转数在30＜ns＜80的范围属于低比转数离心泵,其切割曲线方程为：

作1#给水泵的相似切割曲线，见图1。并于H-q曲线相交于C点，则B、C两点必满足切割定律，查出C点的流量为：。

图1 1#给水泵的相似切割曲线

叶轮的切削值为：

叶轮的相对切割量为：

由表1中查得ns为71.6时的切割极限量为15%，显然计算的叶轮切割量低于切割极限量，切割后泵的效率下降很少，满足切割要求。

3 经济性分析

（1）改造前1#给水泵运行参数。

表3 1#给水泵改造前运行参数

（2）改造后1#给水泵运行参数。

表4 1#给水泵改造后运行参数

由上表可知，改造前，1#给水泵单泵运行最大流量为315 m3/h，母管压力为12.93 MPa，电流为 182.9 A，功率为1720 kW，电机处于过负荷状态；改造后，1#给水泵单泵运行最大流量344.5m3/h，母管压力 10.86 MPa，电流为171.5 A、功率为1642 kW，电机处于额定负荷状态。可见，改造后1#给水泵扬程降低，给水流量增大，在最大流量情况下，每小时可节电78 kW·h，按机组在此负荷年运行时间为1500 h计算，可节省电量为11.7万 kW·h，节约费用约5.85万元。该给水泵总改造费用为2万元，投入运行四个月后即可收回全部投资，效益非常可观。在改造前1#给水泵一直处于超负荷运行，长期在该工况下运行会缩短电机使用寿命，同时也存在很大的安全隐患。改造后1#给水泵电机始终处于正常负荷状态，从而确保了电机的安全稳定运行。

[1]郭立君.泵与风机[M].北京：中国电力出版社，2003.

[2]赵旺初.电厂给水系统节能改造［J］.东北电力技术，1998，（3）：6-9.