電動(dòng)調(diào)速給水泵和汽動(dòng)給水泵的區(qū)別與應(yīng)用

電動(dòng)調(diào)速給水泵和汽動(dòng)給水泵的區(qū)別與應(yīng)用

給水泵分為定速給水泵和變速給水泵，定速給水泵是以泵出口的節(jié)流閥的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)流量，

節(jié)流閥的節(jié)流損失當(dāng)轉(zhuǎn)速越高時(shí)損失越大，但節(jié)流調(diào)節(jié)給水泵簡(jiǎn)單，操作方便，易于維護(hù)，適用于中、低比轉(zhuǎn)速及容量不大的泵。變速給水泵是以改變水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，節(jié)流損失減少，調(diào)節(jié)閥工作條件好，壽命長(zhǎng)，并可低速啟動(dòng)，但設(shè)備較復(fù)雜，投資費(fèi)用高，維修量大，適用于大容量泵。變速給水泵變壓運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷越低，變速給水泵的功率消耗越小，而定速給水泵耗功基本不變。為提高給水泵運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，采用除氧器滑壓運(yùn)行的單元制大機(jī)組，都使用變速調(diào)節(jié)的高速給水泵，轉(zhuǎn)速為5000—8000rpm及以上，其對(duì)應(yīng)的NPSHr(克人口和第一級(jí)葉輪人口的壓降所必須的凈正吸水頭)比一般3000rpm水泵高得多，為此早期壓除氧器為保證暫態(tài)工況給水泵不汽蝕，曾將除氧器布置得比汽包還高(50～60m)。采用1500rpm左右的低速前置泵后，因其N(xiāo)PSHr大為減小，所要求的除氧器布置高度可大幅降低，可以減小土建投資。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度，增設(shè)前置泵比單純提高除氧器布置位置使土建投資增加更為合算，故采用滑壓除氧器的機(jī)組，幾乎全部采用變速給水泵及前置泵。目前參數(shù)大容量電廠所用給水泵，為提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性均采用速度調(diào)節(jié)，無(wú)級(jí)的速度調(diào)節(jié)有電動(dòng)調(diào)速給水泵和汽動(dòng)給水泵兩種。1電動(dòng)調(diào)速給水泵

電動(dòng)調(diào)速給水泵為適應(yīng)負(fù)荷變化，一般使用變速調(diào)節(jié)。變速調(diào)節(jié)需要設(shè)置液力偶合器來(lái)進(jìn)行，液力偶合器是利用工作油傳遞轉(zhuǎn)矩，泵輪與渦輪不直接接觸，無(wú)磨損，可隔離電動(dòng)機(jī)和泵的振動(dòng)，減小沖擊，利用快速充、排油能做到空載離合，降低起動(dòng)電流，無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍20一98，適應(yīng)汽輪發(fā)電機(jī)組的啟、停和大范圍負(fù)荷變化及滑參數(shù)運(yùn)行的需要，控制方便，可通過(guò)手動(dòng)、遙控及自動(dòng)進(jìn)行控制。泵的轉(zhuǎn)速約為5000rpm，300MW以上機(jī)組的電動(dòng)調(diào)速給水泵，其啟動(dòng)電流大，耗用的廠用電多，(目前大機(jī)組所用給水泵多為國(guó)外進(jìn)口)故其經(jīng)濟(jì)性差。與汽動(dòng)給水泵相比，其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單。

2汽動(dòng)給水泵

汽動(dòng)給水泵，是通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的給水泵。該汽機(jī)從抽汽管道上抽取蒸汽，通

過(guò)小汽機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)給水泵進(jìn)行給水，調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速是通過(guò)小汽輪機(jī)的調(diào)速器控制進(jìn)汽量來(lái)進(jìn)行的。小汽輪機(jī)可采用凝汽式、背壓式。小汽機(jī)的正常運(yùn)行，需要相應(yīng)的汽、水管道系統(tǒng)，調(diào)速系統(tǒng)，備用汽源等。汽動(dòng)給水泵多采用不同軸的串聯(lián)方式。

汽動(dòng)給水泵的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)小汽機(jī)的容量可以很大，使得大機(jī)組的給水泵臺(tái)數(shù)減少；

(2)不耗廠用電，因而可增加對(duì)外的供電量；

(3)其轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)流人小汽機(jī)的蒸汽量進(jìn)行的，效率高于電動(dòng)調(diào)速給水泵中的液

力偶合器；

(4)轉(zhuǎn)速約在5000rpm-8000rpm，使得給水泵的軸較短，短軸剛性好、撓度小，提高了給水泵

運(yùn)行的安全性；

(5)當(dāng)電力系統(tǒng)故障或全廠停電時(shí)，可保證鍋爐供水不問(wèn)斷，提高了電廠的可靠性。

小汽輪機(jī)的汽源有：新蒸汽、冷再熱蒸汽、熱再熱蒸汽、主機(jī)抽汽。從全廠熱經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，采用新蒸汽，其冷源熱損失最大，因而經(jīng)濟(jì)性差，而熱再熱蒸汽的熱經(jīng)濟(jì)性最好。小汽輪機(jī)為凝汽式時(shí)，蒸汽在小汽輪機(jī)內(nèi)焓降大，采用較低壓抽汽即可滿足要求，因而多采用熱再熱蒸汽。由于低壓抽汽比容大，小汽輪機(jī)易制造，內(nèi)效率較高，故采用凝汽式小汽輪機(jī)對(duì)

整個(gè)蒸汽的做功能力利用較好，熱經(jīng)濟(jì)性高。同時(shí)它的排汽處理較方便，可直接引人主機(jī)凝汽器，或獨(dú)立設(shè)置的凝汽器，后者再用小凝結(jié)水泵送往主機(jī)凝汽器。它的缺點(diǎn)是，受末級(jí)濕度影響，小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速提高受末級(jí)葉片高度的限制。同時(shí)因抽汽壓力較低，低負(fù)荷切換汽源時(shí)，所對(duì)應(yīng)的主機(jī)負(fù)荷較高(約30-40Pe)。小汽輪機(jī)采用背壓機(jī)時(shí)，因蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)

焓降小，要求抽汽壓力較高，多采用冷或熱再熱蒸汽作汽源。其優(yōu)缺點(diǎn)與凝汽式小汽輪機(jī)相反，即熱經(jīng)濟(jì)性較差，排汽處理較復(fù)雜(排汽進(jìn)人與之壓力相近的主機(jī)抽汽管內(nèi)，主機(jī)與小汽輪機(jī)負(fù)荷變化時(shí)相互有一定影響)。優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較高(不會(huì)受末級(jí)濕度限制，一般n≥8000rpm)，低負(fù)荷切換汽源對(duì)應(yīng)的主機(jī)負(fù)荷較低(一般為15Pe)，小汽輪機(jī)及其系統(tǒng)投資較少。目前世界上多數(shù)大機(jī)組的汽動(dòng)給水泵，采用凝汽式小汽輪機(jī)。它們的正常工況汽源為中壓缸或中壓缸至低壓缸連通管上的抽汽。

3給水泵的應(yīng)用

我國(guó)的《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，在每一給水系統(tǒng)中，給水泵出口的總?cè)萘?即最大給水消耗量，不包括備用給水泵)，均應(yīng)保證供給其所連接的系統(tǒng)的全部鍋爐在最大連續(xù)蒸發(fā)量時(shí)所需的給水量，并留有一定裕度。

(1)我國(guó)火電廠，100MW及以下機(jī)組，多采用定速給水泵；

(2)規(guī)程規(guī)定：對(duì)125MW、200MW機(jī)組，宜配置兩臺(tái)容量各為最大給水量100或三臺(tái)容量

各為最大給水量50的調(diào)速電動(dòng)給水泵，即宜用電動(dòng)調(diào)速給水泵；對(duì)200MW機(jī)組，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證，認(rèn)為合理時(shí)，也可采用汽動(dòng)給水泵。目前我國(guó)的中小電廠多采用電動(dòng)給水泵，少數(shù)采用汽動(dòng)給水泵(即利用鍋爐工業(yè)抽汽驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)拖動(dòng)給水泵，排汽進(jìn)人除氧器作加熱用，可提高經(jīng)濟(jì)效益)，電動(dòng)給水泵大多采用轉(zhuǎn)速一定的交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，依靠液力偶合器進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)。電動(dòng)給水泵具有操作簡(jiǎn)單，負(fù)荷適應(yīng)范圍廣，占地小等優(yōu)點(diǎn)。汽動(dòng)給水泵，需要有蒸汽管路，閥門(mén)等部件，運(yùn)行操作復(fù)雜，占地大，沒(méi)有節(jié)流損失。中小電廠，只有無(wú)電網(wǎng)或首期工程時(shí)，才利用啟動(dòng)鍋爐和汽動(dòng)給水泵來(lái)進(jìn)行鍋爐上水。電動(dòng)給水泵耗用廠用電，汽動(dòng)給水泵消耗新汽或抽汽。熱電廠，當(dāng)冬季采暖期熱負(fù)荷最大時(shí)，鍋爐蒸發(fā)量有富余時(shí)，可把給水泵切換到汽動(dòng)給水泵，可節(jié)省廠用電。

(3)規(guī)程規(guī)定：對(duì)300MW機(jī)組的運(yùn)行給水泵，宜配置一臺(tái)容量為最大給水量100或兩臺(tái)

容量各為最大給水量50的汽動(dòng)給水泵。當(dāng)運(yùn)行給水泵為一臺(tái)100容量的汽動(dòng)給水泵時(shí)，宜

設(shè)置一臺(tái)容量為最大給水量50的調(diào)速電動(dòng)給水泵作為啟動(dòng)和備用給水泵；當(dāng)運(yùn)行給水泵為兩臺(tái)50容量的汽動(dòng)給水泵時(shí)，宜設(shè)置一臺(tái)容量為最大給水量25一35的調(diào)速電動(dòng)給水泵作為啟動(dòng)與備用給水泵。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一，且經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后認(rèn)為合理時(shí)，可設(shè)置三臺(tái)容量各為最大給水量50的調(diào)速電動(dòng)給水泵。A、汽輪機(jī)本體回?zé)嵯到y(tǒng)及發(fā)電機(jī)裕量適合于采用電動(dòng)給水泵作為運(yùn)行給水泵時(shí)；B、采用空冷系統(tǒng)的機(jī)組；C、抽汽供熱機(jī)組。目前國(guó)內(nèi)部分300MW等級(jí)機(jī)組，除采用兩臺(tái)50容量的電動(dòng)給水泵作為主泵外，還采用定速泵作為啟動(dòng)、備用給水泵，其特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有液力偶合器，但為了與主調(diào)速型給水泵并列運(yùn)行，在定速泵出口必須設(shè)置一個(gè)大壓差調(diào)節(jié)閥。此閥增加了節(jié)流損失，機(jī)組負(fù)荷越低，節(jié)流損失愈大，經(jīng)濟(jì)性差。其它300MW機(jī)組，不論是濕冷還是空冷，均采用三臺(tái)50容量的電動(dòng)調(diào)速給水泵，兩臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，可提高經(jīng)濟(jì)性。故配置電動(dòng)調(diào)速給水泵作啟動(dòng)備用泵，優(yōu)于定速泵。

(4)規(guī)程規(guī)定：對(duì)600MW及以上機(jī)組的運(yùn)行給水泵，宜配置兩臺(tái)容量各為最大給水量50的

汽動(dòng)給水泵，且宜設(shè)置一臺(tái)容量為最大給水量25-35的調(diào)速電動(dòng)給水泵作為啟動(dòng)與備用給水泵。目前國(guó)內(nèi)600MW濕冷機(jī)組的給水系統(tǒng)，通常配置兩臺(tái)50﹪容量的汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)容量為30%左右的啟動(dòng)備用電動(dòng)調(diào)速給水泵，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷較大時(shí)，兩臺(tái)汽泵同時(shí)投運(yùn)，用汽為主汽機(jī)四段抽汽，排汽進(jìn)入主汽機(jī)凝汽器。國(guó)內(nèi)600MW空冷機(jī)組汽動(dòng)給水泵在高轉(zhuǎn)速、大的變轉(zhuǎn)速范圍、雙汽源、變進(jìn)汽參數(shù)等不利條件下，直接空冷機(jī)組中，汽機(jī)的排汽背壓高，并且隨環(huán)境溫度環(huán)境風(fēng)向風(fēng)速大小變化，汽機(jī)的進(jìn)汽量與鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量均比濕冷機(jī)組大。若采用汽動(dòng)給水泵并將小汽機(jī)排汽排至直接空冷凝汽器時(shí)，四段抽汽的可用焓降既小變化又頻繁，不利于小汽機(jī)安全經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)行，空冷機(jī)組若采用汽動(dòng)給水泵，會(huì)使得汽動(dòng)給水泵的背壓更高，末級(jí)變工況范圍更大，尾部運(yùn)行條件更加惡劣，也使得汽動(dòng)給水泵的汽輪機(jī)末端設(shè)計(jì)難度加大，此外，還需再增設(shè)非啟動(dòng)用的噴水裝置和背壓保護(hù)裝置。若采用自帶凝汽器的汽動(dòng)給水泵方案，理論上是可行的，然而，增加的凝汽器和冷卻系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)，使得投資加大，系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性降低，并給主廠房布置帶來(lái)困難。采用電動(dòng)調(diào)速給水泵，有利于增加電廠主汽輪機(jī)末級(jí)流量，改善極高背壓下的小容量流量工況時(shí)的

性能。

世界上已運(yùn)行的600MW等級(jí)直接空冷汽輪發(fā)電機(jī)組，全部采用電動(dòng)調(diào)速給水泵，進(jìn)行鍋爐上水及負(fù)荷調(diào)節(jié)?？紤]以上因素，600MW空冷機(jī)組，宜采用電動(dòng)給水泵。國(guó)內(nèi)的IO00MW等級(jí)機(jī)組，考慮到長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，一般均配有汽動(dòng)給水泵，同時(shí)，為了滿足機(jī)組啟停靈活的要求，大多數(shù)電廠同時(shí)配有電動(dòng)給水泵，汽動(dòng)給水泵的臺(tái)數(shù)和容量，取決于機(jī)組容量、設(shè)備可靠性、機(jī)組在電網(wǎng)中承擔(dān)的荷載(基本負(fù)荷、中間負(fù)荷、調(diào)峰)以及設(shè)備投資等因素。國(guó)際上已運(yùn)行的IO00MW等級(jí)機(jī)組中，日本電廠多采用2x50%容量汽動(dòng)給水泵方案，歐洲多采用1×100容量汽動(dòng)給水泵方案。在配置兩臺(tái)50%容量汽動(dòng)給水泵的機(jī)組中，當(dāng)一臺(tái)泵出現(xiàn)故障時(shí)，機(jī)組仍可帶50%及以上額定負(fù)荷運(yùn)行。而一臺(tái)機(jī)組配置一臺(tái)100容量汽動(dòng)給水泵，該泵故障時(shí)，機(jī)組只能降負(fù)荷運(yùn)行，使電廠可用率降低，但是，100容量泵比兩臺(tái)509／6容量泵方案節(jié)省投資，相關(guān)管道減少，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高。由于IO00MW機(jī)組在電網(wǎng)中主要承擔(dān)基本負(fù)荷，目前IOOMW給水泵小汽輪機(jī)的可靠性數(shù)據(jù)不多，國(guó)際上有制造業(yè)績(jī)的廠家很少，而給水泵是否能可靠運(yùn)行，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行有很大影響，所以國(guó)內(nèi)建設(shè)IO00MW機(jī)組宜采用汽動(dòng)給水泵出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)機(jī)組負(fù)荷影響較小的2×50汽動(dòng)給水泵配置，在此基礎(chǔ)上，考慮電動(dòng)調(diào)速給水泵的啟動(dòng)、備用功能。如，華能玉環(huán)電廠和鄒縣

電廠四期IO00MW超超臨界機(jī)組均配置2x50%汽動(dòng)給水