電動調(diào)速給水泵和汽動給水泵的區(qū)別與應(yīng)用

電動調(diào)速給水泵和汽動給水泵的區(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)流閥的開度來調(diào)節(jié)流量，

節(jié)流閥的節(jié)流損失當(dāng)轉(zhuǎn)速越高時損失越大，但節(jié)流調(diào)節(jié)給水泵簡單，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，并可低速啟動，但設(shè)備較復(fù)雜，投資費用高，維修量大，適用于大容量泵。變速給水泵變壓運行時，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。為提高給水泵運行的經(jīng)濟(jì)性，采用除氧器滑壓運行的單元制大機(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，其對應(yīng)的NPSHr(克人口和第一級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NPSHr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，為提高運行的經(jīng)濟(jì)性均采用速度調(diào)節(jié)，無級的速度調(diào)節(jié)有電動調(diào)速給水泵和汽動給水泵兩種。1電動調(diào)速給水泵

電動調(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，無磨損，可隔離電動機(jī)和泵的振動，減小沖擊，利用快速充、排油能做到空載離合，降低起動電流，無級調(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)運行的需要，控制方便，可通過手動、遙控及自動進(jìn)行控制。泵的轉(zhuǎn)速約為5000rpm，300MW以上機(jī)組的電動調(diào)速給水泵，其啟動電流大，耗用的廠用電多，(目前大機(jī)組所用給水泵多為國外進(jìn)口)故其經(jīng)濟(jì)性差。與汽動給水泵相比，其優(yōu)點是系統(tǒng)簡單。

2汽動給水泵

汽動給水泵，是通過一個單獨的小汽輪機(jī)驅(qū)動的給水泵。該汽機(jī)從抽汽管道上抽取蒸汽，通

過小汽機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動給水泵進(jìn)行給水，調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速是通過小汽輪機(jī)的調(diào)速器控制進(jìn)汽量來進(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。汽動給水泵多采用不同軸的串聯(lián)方式。

汽動給水泵的優(yōu)點是：

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

(2)不耗廠用電，因而可增加對外的供電量；

(3)其轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)流人小汽機(jī)的蒸汽量進(jìn)行的，效率高于電動調(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

運行的安全性；

(5)當(dāng)電力系統(tǒng)故障或全廠停電時，可保證鍋爐供水不問斷，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，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

整個蒸汽的做功能力利用較好，熱經(jīng)濟(jì)性高。同時它的排汽處理較方便，可直接引人主機(jī)凝汽器，或獨立設(shè)置的凝汽器，后者再用小凝結(jié)水泵送往主機(jī)凝汽器。它的缺點是，受末級濕度影響，小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速提高受末級葉片高度的限制。同時因抽汽壓力較低，低負(fù)荷切換汽源時，所對應(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，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)荷變化時相互有一定影響)。優(yōu)點是轉(zhuǎn)速較高(不會受末級濕度限制，一般n≥8000rpm)，低負(fù)荷切換汽源對應(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

我國的《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(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)量時所需的給水量，并留有一定裕度。

(1)我國火電廠，100MW及以下機(jī)組，多采用定速給水泵；

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

各為最大給水量50的調(diào)速電動給水泵，即宜用電動調(diào)速給水泵；對200MW機(jī)組，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證，認(rèn)為合理時，也可采用汽動給水泵。目前我國的中小電廠多采用電動給水泵，少數(shù)采用汽動給水泵(即利用鍋爐工業(yè)抽汽驅(qū)動小汽輪機(jī)拖動給水泵，排汽進(jìn)人除氧器作加熱用，可提高經(jīng)濟(jì)效益)，電動給水泵大多采用轉(zhuǎn)速一定的交流電動機(jī)驅(qū)動，依靠液力偶合器進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)。電動給水泵具有操作簡單，負(fù)荷適應(yīng)范圍廣，占地小等優(yōu)點。汽動給水泵，需要有蒸汽管路，閥門等部件，運行操作復(fù)雜，占地大，沒有節(jié)流損失。中小電廠，只有無電網(wǎng)或首期工程時，才利用啟動鍋爐和汽動給水泵來進(jìn)行鍋爐上水。電動給水泵耗用廠用電，汽動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，鍋爐蒸發(fā)量有富余時，可把給水泵切換到汽動給水泵，可節(jié)省廠用電。

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

容量各為最大給水量50的汽動給水泵。當(dāng)運行給水泵為一臺100容量的汽動給水泵時，宜

設(shè)置一臺容量為最大給水量50的調(diào)速電動給水泵作為啟動和備用給水泵；當(dāng)運行給水泵為兩臺50容量的汽動給水泵時，宜設(shè)置一臺容量為最大給水量25一35的調(diào)速電動給水泵作為啟動與備用給水泵。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，可設(shè)置三臺容量各為最大給水量50的調(diào)速電動給水泵。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給水泵作為運行給水泵時；B、采用空冷系統(tǒng)的機(jī)組；C、抽汽供熱機(jī)組。目前國內(nèi)部分300MW等級機(jī)組，除采用兩臺50容量的電動給水泵作為主泵外，還采用定速泵作為啟動、備用給水泵，其特點是，結(jié)構(gòu)簡單，沒有液力偶合器，但為了與主調(diào)速型給水泵并列運行，在定速泵出口必須設(shè)置一個大壓差調(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50容量的電動調(diào)速給水泵，兩臺運行，一臺備用，可提高經(jīng)濟(jì)性。故配置電動調(diào)速給水泵作啟動備用泵，優(yōu)于定速泵。

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

汽動給水泵，且宜設(shè)置一臺容量為最大給水量25-35的調(diào)速電動給水泵作為啟動與備用給水泵。目前國內(nèi)600MW濕冷機(jī)組的給水系統(tǒng)，通常配置兩臺50﹪容量的汽動給水泵和一臺容量為30%左右的啟動備用電動調(diào)速給水泵，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷較大時，兩臺汽泵同時投運，用汽為主汽機(jī)四段抽汽，排汽進(jìn)入主汽機(jī)凝汽器。國內(nèi)600MW空冷機(jī)組汽動給水泵在高轉(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。若采用汽動給水泵并將小汽機(jī)排汽排至直接空冷凝汽器時，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)可靠的運行，空冷機(jī)組若采用汽動給水泵，會使得汽動給水泵的背壓更高，末級變工況范圍更大，尾部運行條件更加惡劣，也使得汽動給水泵的汽輪機(jī)末端設(shè)計難度加大，此外，還需再增設(shè)非啟動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困難。采用電動調(diào)速給水泵，有利于增加電廠主汽輪機(jī)末級流量，改善極高背壓下的小容量流量工況時的

性能。

世界上已運行的600MW等級直接空冷汽輪發(fā)電機(jī)組，全部采用電動調(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，宜采用電動給水泵。國內(nèi)的IO00MW等級機(jī)組，考慮到長期運行的經(jīng)濟(jì)性，一般均配有汽動給水泵，同時，為了滿足機(jī)組啟停靈活的要求，大多數(shù)電廠同時配有電動給水泵，汽動給水泵的臺數(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。國際上已運行的IO00MW等級機(jī)組中，日本電廠多采用2x50%容量汽動給水泵方案，歐洲多采用1×100容量汽動給水泵方案。在配置兩臺50%容量汽動給水泵的機(jī)組中，當(dāng)一臺泵出現(xiàn)故障時，機(jī)組仍可帶50%及以上額定負(fù)荷運行。而一臺機(jī)組配置一臺100容量汽動給水泵，該泵故障時，機(jī)組只能降負(fù)荷運行，使電廠可用率降低，但是，100容量泵比兩臺509／6容量泵方案節(jié)省投資，相關(guān)管道減少，運行經(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，國際上有制造業(yè)績的廠家很少，而給水泵是否能可靠運行，對機(jī)組的運行有很大影響，所以國內(nèi)建設(shè)IO00MW機(jī)組宜采用汽動給水泵出現(xiàn)故障時，對機(jī)組負(fù)荷影響較小的2×50汽動給水泵配置，在此基礎(chǔ)上，考慮電動調(diào)速給水泵的啟動、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%汽動給水