汽泵前置泵节能改造方案可行性分析报告.doc

汽泵前置泵节能改造方案可行性分析报告 导读：第 31 卷 第 4 期 2018 年 4 月江西电力职业技术学院学报 Journal of Jiangxi Vocational and Technical College of ElectricityVol.31 No.4 Apr.2018汽泵前置泵节能改造方案可行性分析报告路瑞峰，李 彦，李国富（四发展红树莓产业的可行性分析报告第 31 卷 第 4 期 2018 年 4 月江西电力职业技术学院学报 Journal of Jiangxi Vocational and Technical College of ElectricityVol.31 No.4 Apr.2018汽泵前置泵节能改造方案可行性分析报告路瑞峰，李 彦，李国富（四川泸州川南发电有限责任公司，四川 泸州 646007）摘 要：四川泸州川南发电有限公司2600MW亚临界火力发电机组（简称川南发电公司），单台汽轮发电机组配置二台套50%容量的汽动给水泵组和一台套 30% 容量电动给水泵组。汽动给水泵组为长期运行，电动给水泵组在机组启停动时运行，机组正常运行时作为备用。为防止汽动给水泵的汽蚀，每台汽动给水泵组和电动给水泵组均配置有一台前置泵。汽泵前置泵（简称前置泵）的连续运行，导致了厂用电率的增加，且其运行过程中故障率高、可靠性差，因此前置泵节能改造工作显得尤为重要。关键词：汽泵前置泵；可靠性评估；节能改造中图分类号：TM621.3文献标识码：B文章编号：1673-0097(2018)04-0003-021 概述 川南发电公司的给水系统，前置泵布置在汽机房0 米，是由电动机直接驱动，一台机组两台前置泵连续 运行。除氧器布置在 24 米高位平台，汽动给水泵布置在 13.7 米平台。前置泵的功能就是将除氧器的饱和除盐除 氧水经前置泵增压后，供给汽动给水泵，确保给水泵进 口有效汽蚀余量，满足汽泵必需汽蚀余量的要求，保持 给水泵安全稳定运行。前置泵为上海电力修造厂生产的水平中开单级双 吸离心泵，泵的轴封为机械密封。运行中转动部件的 径向载荷由泵两端靠稀油自润滑的薄壁径向滑动轴承 支撑，在泵的自由端装有一套（两盘）推力球轴承，主 要用来对转子的轴向定位以及承受泵运行中产生的轴向推力1。 泵由泵体、泵盖、密封环、叶轮、泵轴、轴套、机械密封、径向滑动轴承、推力球轴承、轴承体等主要零件组成 （如图 1）。前置泵主要设计参数见表 1。图 1 汽动前置泵结构图表 1 前置泵主要设计参数型号型式设计流量 / 设计扬程 / 转速 /m3/hmrpm效率 / %必须汽蚀 余量 /m轴功率 / 电机额定功率 /kWkWFA1D67 水平中开双吸泵 106414814908355166302 改造前汽泵前置泵的运行情况有故障中占据较大比例，而推力轴承压盖磨损后又极易2.1 运行安全可靠性情况 从两台机组前置泵的运行情况分析，4 台汽动前置使泵的轴向窜动过大，造成机械密封损坏和泄漏等其他 缺陷2。故汽动前置泵推力轴承压盖结构上的不合理，泵的可靠性普遍较低，运行中各类缺陷频发，故障现象 极大影响了给水泵机组运行的可靠性。主要表现为：（1）在机组启动和低负荷时运行时前置泵轴 2.2 运行性能参数承振动大、轴向窜动偏大（肉眼可明显观察到转子窜动）；在机组正常稳定运行下，主要测量满负荷时汽动前置（2）自由端推力轴承体和轴承压盖磨损严重；（3）机械密封 泵的流量、进出口压力及电机电流等参数。对给水泵系统的易损坏和泄漏；（4）泵壳体冲刷严重和中分面泄漏。其中 每个环节进行综合分析，找出安全上、经济上存在的问题及汽动前置泵自由端推力轴承损坏和轴承压盖磨损，在所 处理方案。汽动给水泵及对应前置泵的运行数据见表2。表 2 一台汽动给水泵及对应前置泵的运行数据机组负荷 / MW596给水泵流量 / （t/h）1030除氧器压力 / MPa0.678前置泵出口 压力 /MPa2.2前置泵电机 电流 /A60.2电机功率 / kW516给水泵进口 压力 /MPa2.139给水泵出口 压力 /MPa20.782.3 汽泵前置泵改造的必要性 四台汽泵前置泵主要存在两个方面的问题：一是前置泵占厂用电耗电率高，即经济性问题；二是前置泵运 行安全稳定性差，即设备可靠性问题3。（1）经济性：汽前泵的设计扬程远高于主泵所需汽蚀 余量（设计扬程达 148m，为主泵的必需汽蚀余量 37m 的 4 倍），前置泵长期在低效率区工作，增加了能耗。（2）可靠性：因前置泵设计扬程过高和结构不合理，收稿日期：2018-03-09 作者简介：路瑞峰（1985-），男，陕西府谷人，助理工程师，研究方向：火力发电，汽机专业技术管理 .4江西电力职业技术学院学报第 31 卷低负荷时前置泵经常出现抖动、窜轴、振动大、轴承温度 高、机械密封泄漏和损坏。泵壳体流道吹刷及中分面泄漏等问题，影响整个泵 组的安全稳定运行及前置泵本身的运行寿命。因此，为 降低汽动给水泵组能耗，提高前置泵的安全稳定性，有 必要对前置泵进行节能及提高可靠性的改造。 3 汽泵前置泵改造方案（1）对叶轮、密封环、泵轴进行节能优化改造。（2）对 非驱动端推力轴承端盖改造，更换推力轴承（轴承型号 不变）。（3）对泵体隔舌处焊接适当高度的分水筋。（4）轴驱 动端改造。联轴器轴颈改型，便于拆卸；配联轴器、与电 机的连接弹性膜片短接及相关螺栓，联轴器之间加绝缘 垫，防止产生轴电流，损坏轴瓦。 3.1 前置泵优化设计（1）在保证机组安全可靠运行的前提下，由某公司对 前置泵进行性能分析计算，对前置泵的叶轮进行优化设 计，满足机组可以在满负荷运行时给水流量的需要，保 证汽泵入口压力。（2）在成功进行前置泵叶轮优化设计的基础上，同时 完成新叶轮和壳体密封环的制造，以及推力轴承压盖、 轴、联轴器等部位结构改进优化，提高设备的可靠性和 结构合理性，为后续检修提供便利的空间。 3.2 进行前置泵转子动平衡更换叶轮后重新对前置泵转子进行高速动平衡，保 证整个转子的不平衡力矩符合要求。 3.3 前置泵轴和联轴器的改进为提高泵设备的检修性、节约检修时间和检修费 用，对前置泵的泵轴改进和加长联轴器改进，以缩短检 修时间。 3.4 现场进行前置泵泵壳的改进在现场对泵体进行相应的局部改进，对泵体隔舌处 焊接适当高度的分水筋，提高泵本身的效率。 3.5 前置泵改造后泵的设计运行参数改造后参数：流量1183 m3/h；扬程100 m（允许有5% 余量）；轴功率365 kW。 4 汽泵前置泵改造后的安全评估 4.1 汽动给水泵有效汽蚀余量改造后，前置泵设计扬程为 100m，是汽动给水泵必 需汽蚀余量 37m 的 2.7 倍，且除氧器对汽泵还有一定的 正压力，完全能够保证汽泵不会发生汽蚀。 4.2 前置泵的流量改造后，前置泵的设计流量为 1183m3/h，与原前置 泵的流量相同。 5 改造后安装过程中需注意的问题（1）检查更换驱动端及非驱动端滑动轴承，使泵轴与 乌金瓦配合间隙在 0.080.10mm 范围内。（2）更换推力轴 承，清理干净润滑油室，确保轴承油室工作油清洁，避免 轴承温度升高。（3）泵壳中分面进行研磨，并用红丹粉检 查结合情况，最终使中分面结合面达到 75% 以上，紧 1/3 螺栓后，用塞尺检验各处结合面，用 0.05mm 厚度的塞尺 检查泵壳内外结合是否均匀。（4）调整泵轴的工作窜动在 0.100.15mm 范围内 .在前置泵转子工作时，因叶轮是单级双吸式，理论 上轴向力是对称平衡的，为防止转子运行时不稳定，在 叶轮中心定位上需按照厂家说明书要求，驱动端叶轮口 环轴向间隙控制在 2mm，而非驱动端叶轮口环与密封环 端面轴向间隙为 6mm。 6 汽前泵改造后运行情况及效果 6.1 可靠性汽前泵改造后，低负荷时振动值符合要求、窜轴现象 较改造前明显改观，机械密封使用状况良好，运行稳定、 未出现泄漏现象。改善轴的受力状况，降低泵壳冲刷损坏 的程度，大大提高了汽动给水泵组运行安全可靠性。 6.2 节能改造后的汽泵前置泵的运行参数见表 3。 通过对前置泵改造前后对比，在相同负荷下，电流机组负荷 / MW600给水泵流量 / （t/h）982表 3 一台汽动给水泵和前置泵改造后的运行数据除氧器压力 / MPa前置泵出口 压力 /MPa前置泵电机 电流 /A0.7051.645.66给水泵进口 压力 /MPa1.3给水泵出口 压力 /MPa19.12约降低 15A 左右，轴功率降低约 133KW。按机组年运行 4000 小时计算，则每台泵年节电 53 万 kWh；按年平均负 荷 70% 计算，则每台泵年节能 37.2 万 kWh。按上网电价 0.40 元 /kwh 计算，年收益约为 15 万元。 7 结束语汽泵前置泵的运行状况及健康状况对我公司的经 济效益起着至关重要的作用，一旦出现故障，严重威胁 着机组满负荷的安全运行。经过对前置泵的成功改造， 极大地提高了汽泵前置泵的运行可靠性及经济性。目 前，4 台前置泵运行稳定，检修周期较长，为川南发电公司机组安全可靠