汽动给水泵组同轴以及上排汽布置分析

2021-08-05焦灵燕吉威宁陈朋强

探索科学(学术版) 2021年7期

焦灵燕吉威宁陈朋强

内蒙古电力勘测设计院有限责任公司内蒙古呼和浩特 010011

为了有效地将大容量机组(600MW、1000MW)的厂用电减少，最大程度地提升机组效率，同时减少主厂房的结构体积，将造价降低，故给水泵、前置泵以及小汽机同轴设置以及给水泵汽轮机上排汽的方案被广泛应用于一些工程实践设计中[1]，本文对汽动给水泵组同轴以及上排汽布置情况进行研究与分析，以期为汽动给水泵的发展提供科学依据。现报道如下:

1 汽动给水泵、前置泵以及小汽机的同轴布置

国内大容量的汽动给水泵组往往组成部分包括，给水泵驱动汽轮机一台、电动驱动的前置泵一台以及汽动给水泵一台。一般来说，要同轴布置汽动给水泵与给水泵驱动汽轮机，一般在运转层以及汽轮机下排汽加以布置，为满足甩负荷汽轮机汽蚀余量的要求，汽轮机应单独布置，要布置在0m高度。一些发电厂将采用给水泵，前置泵和给排水驱动涡轮同轴布置来降低厂用电率，这种方案的核心内容便是将电动的前置泵驱动方式改为汽动[2]。

正常来说，同轴布置汽动给水泵有两种方式，第一种方式是两头出轴给水泵汽轮机，其中主泵与一端相联接，而另一端联接前置泵通过减速器。第二种方式是将主泵布置成两头输出轴，输出轴一端通过减速机与增压泵连接，另一端通过减速机与增压泵连接。正常情况下，双流小汽轮机的轴两端，主泵与一端连接，另一端与增压泵通过减速机连接。我们以某工程为例，该工程采用的给水泵汽轮机为杭州汽轮机股份有限公司生产的容量为50.0%的给水泵汽轮机[3]。生产公司采用了西门子技术生产的WK型双分流反动式工业汽轮机，但是却使用了三菱的电动盘车方案，不能达到小汽轮机两头出轴。故该工程最适合使用方案二。见图1。

图1 给水泵汽轮机―给水主泵―减速箱―前置泵连接方式模型

通过核算，与前置泵电动的方案相比，选取该方案，其小汽轮机汽耗提高2.2%，根据计算热平衡的结果显示，建议采用汽动给水泵组同轴布置方案，主汽轮机的THA工况热耗值上升为7318.6KJ/KW·h，但是同时会将前置泵的电机减少，从而降低了厂用电率，降低约2.0%。

根据上述数据，上文提出的两类方案的具体数据如下:

单位前置泵电动方案汽动给水泵组同轴布置方案机组热耗(THA工况)KJ/KW·h 7315.8 7309.9管道效率 % 100 99锅炉效率 % 93.10 93.10发电设计标准煤耗 g/KW·h 270.88 270.64供电设计标准煤耗 g/KW·h 283.05 283.05厂用电率 % 4.306 4.396供电设计标准煤耗差 g/KW·h ―0.05 基准全年两台机所耗标煤(按额定负荷5500h计) 吨 ―550 基准

由上述表格可以看出，采用汽动给水泵组同轴布置方案后，供电设计标准煤耗有所减少，减少量约为0.05g/KW·h，共计一年可以节约550吨标煤，用电量减少1800k W。

2 汽动给水泵、前置泵的汽蚀裕量的要求

由于汽轮机要布置在运转层上，如果前置同轴方案仍然在运转层布置时，需要对前置泵的汽蚀裕量问题着重考虑。在给水泵及其前置泵的选购和布局中，需要仔细计算汽蚀余量和有效果汽蚀余量，应充分考虑除氧器瞬时状态对汽蚀的危害。通过算结果来确定除氧器的标高，以保证给水泵组在任何工况下的安全运营。满足主泵的汽蚀余量要求是前置泵的设置目的，但如果前置泵发生汽蚀，会迅速降低流量压头曲线，主泵也会产生汽蚀等情况。

通过泵生产商的检测获取所需的净正吸入压头(NPSHR)值。当泵的第一级叶轮压头下降3%时，净正的吸入压头设置为NPSHR的3%，而不发生汽蚀时的净正吸水头规定为NPSHA0%，如果NPSHA0%等于NPSHR3%时，则泵入口叶轮便会发生汽蚀，在此种情况下，即使仅仅运行几个小时，也会损伤泵。

3 汽动给水泵组汽轮机上排汽方案

要想在运转层上布置前置泵且不发生汽蚀，需要将除氧器布置在一定的高度上，其高度一般为40米，这样必须将土建结构的造价增大，如果设计时按照常规前置泵电动方案，需要在除氧框架0米处布置前置泵，但是还需要对其他设备以及管道布置等因素加以考虑，一般要设置31.0米的除氧器层标高，泵组要保证汽蚀裕量足够，故不会发生汽蚀。除氧器布置高度思路要按照前置泵低位的布置降低，从而产生将前置泵和给水泵同轴布置于主厂房0米的方案[4]。具体布置的模型见图2。