百万燃煤机组循环水泵型式选择研究

Engineering工程

hinaCPlant

百万燃煤机组循环水泵型式选择研究

王志学

（深能（河源）电力有限公司，广东 河源 517000）

摘要：近年来，我国电力行业得到了迅猛的发展，但由于国内大型水泵的研发进展缓慢，目前国内1000MW级大容量机组基本以立式斜流泵为标配。而随着技术的进步和超大型泵制造水平的提高，卧式双吸泵优势显现，逐步在百万机组行列抛头露面。本文以河源某1000MW燃煤机组工程循环水泵选型为例，对立式斜流泵和卧式中开泵在泵房布置、投资、运行可靠性和经济性、检修维护等方面进行研究比选，对后续百万大容量机组循环水泵选择具有借鉴意义。

关键词：循环水泵；选型；可靠性；经济性

中图分类号：TM62   文献标识码：A   文章编号：1671-0711（2019）07（下）-0195-02

某火电厂厂址位于广东省河源市南部，拟建设2×1000MW二次再热超超临界燃煤机组，根据厂区总平方案及冷端优化结果，本项目采用带逆流式自然通风高位收水湿式冷却塔循环供水系统。一机配1座冷却塔、3台循环水泵及1座循环水泵房，采用单元制循环供水系统。本文对配置常规的立式斜流泵方案和卧式中开泵方案进行比选。1 两种泵型结构特点1.1 立式斜流泵

立式斜流泵，如图1。泵的整体为悬挂式结构，电机在基础台板以上，台板以下为焊接式泵的筒体，水进入泵的下部喇叭口，经过泵的叶轮、导叶、进入泵的下部筒体，在中间筒体处经过导流栅转向泵的出口。轴系为叶轮轴、连接轴和电机轴组成，三轴用刚性联轴器连接在一起，整个转子的重量和运行产生的推力由电机的推力轴承担。

凑。检修时抽出泵的转子，筒体不动，特别适合河流、沿海等进水趋于较难隔离的场所。但由于效率和汽蚀因素的影响，叶轮必须尽量向下布置，致使泵的长度增加，基础挖深增加，厂房高度较高。泵的悬挂式结构容易在多种激振力的作用下产生振动，立式泵振动大的现象较为普遍，造成频繁检修。同时结构复杂，零部件较多，检修工作量大，维护成本高。1.2 卧式中开泵

卧式中开泵，如图2、3所示。泵的进出口和下壳体为一体式结构，叶轮安装在轴的中部，转子由两端由轴承支撑，只要打开泵盖方可吊出转子检修。水泵的叶轮采用双侧进水，两侧水动力自动平衡。泵的出口和下泵壳铸造为一体，而且泵的地脚设置在泵的进出口管道上，因此，可以容易承受泵的进出口管的压力。泵和电机分别安装在各自的基础上，由隔断振动的联轴器连接，泵和电机的刚性转子分别由两端轴承支撑。

图2                                           图3

图1

因此，卧式中开泵具有整体结构稳固、抗振力强、运行稳定的特点，具有较高的可靠性。结构简单、安装维护方便，检修工作量仅为立式斜流泵的1/4，具有不可比拟的优越性。这样才能够避免更多故障的出现。

泵的优点是电机与泵为立式布置，占地面积小，布置紧还可以结合实际情况，对短路等故障进行准确的定位和查找，最终提出有针对性的解决措施，为汽轮发电机在运行过程中的稳定性提供保障。4 结语

大型火电汽轮发电机在运行过程中，对其进行实时有效的监测具有一定的必要性。只有保证火电汽轮发电机在运行过程中的安全性和稳定性，才能够保证电力系统的正常运行。所以在监测过程中，要保证以持续在线监测的状态位为主，

参考文献：

[1]张强. 汽轮发电机组智能故障诊断专家系统的设计与开发[D].

兰州理工大学,2018.

[2]张国坤. 基于聚类分析的汽轮发电机组早期故障识别系统研究[D].华北电力大学,2013.

[3]倪秋华,朱晓东.汽轮发电机组状态监测和故障诊断的发展与趋势[J].汽轮机技术,2011,53(03):220-222.

中国设备工程 2019.07 （下）195

Research and Exploration 研究与探索·探讨与创新

而且泵效率高，可达90%，驱动电机功率较立式斜流泵可降低10%～20%。

2 泵的选型对泵房布置的影响

本工程采用高位收水冷却塔方案，循环水泵扬程低，较常规塔方案可降低30%以上，同时循环水泵房前池具有高水位布置的特点，因此，循环水泵选型、泵房布置、循环水管沟布置均需适应前池高位布置的要求。2.1 立式斜流泵方案

采用立式斜流泵方案，泵房整体地上布置。泵房室内布置，每台泵设置1个进水流道，每个流道内设置钢闸门和平板滤网，设固定桥式起重机起吊。泵和电机布置在泵房15m平台（相对标高，下同），泵房本体尺寸L×B×H=33m×15m×30m,前池流道部分L×B×H=21m×32.5m×15m。该方案为高位收水塔传统布置方案，目前重庆万州电厂、江西九江电厂及句容二期等百万机组工程均采用该方案，泵房框架高度较高，约30m。如图4所示。

图4 立式斜流泵泵房剖面图

2.2 卧式中开泵方案

采用卧式双吸中开泵，泵房主体为地上布置，泵房室内布置。每台泵设置1个进水流道，每个流道内设置钢闸门和平板滤网，设固定桥式起重机起吊。泵房本体尺寸L×B×H=43.2m×13.5m×20m，前池流道部分L×B×H=31.2m×27.25m×16.9m（其中地上部分高度为15m，地下部分高位1.9m）。泵和电机均布置在泵房0m，泵房总体高度约20m。正常运行淹没深度达10m以上，水泵吸水可靠。但电机与泵水平布置，导致泵房跨度较长，占地略大。如图5所示。

图5 卧式中开泵泵房剖面图

196

中国设备工程 2019.07 (下)

3 综合经济性比较

为了更直观比较，将立式斜流泵方案设为基准。对常规塔和高位塔进行综合经济性比较，如表1所示。以该工程2×1000MW机组为单位进行年费用最小法计算比较（年费用包括年固定费用和年运行费用两部分），其中机组年发电利用小时按4500h计，投资回收率取8%，大修费用取2%，经济使用年限为20年，循环水泵电耗采用不含税上网电价0.33元/k·Wh计。

比较结果显示，卧式中开泵方案在泵房和水泵投资减少，一次性静态投资较立式斜流泵方案低约717万元，年运行总费用可省约132万。

此前，因大型卧式离心泵制造难度大的原因，百万机组难于配置1机3泵超大型卧式中开泵，随着制造厂的深入研究，技术趋于成熟和制造能力的提高，逐步扭转了立式斜流泵在大型机组运用的局面。莱芜电厂采用山东华电节能技术有限公司产品，首次突破了超大型卧式中开循环水泵在百万机组中的运用（1机3泵配置），并于2015年投入商业运行，运行效果凸显。

表1 综合经济性比较（两台机组）

项目立式斜流泵卧式中开泵

泵房土建费用/万元基准-335

泵房土建措施费（前池承压特殊处理等）基准0冷却塔集水池钢闸门和平板滤网设备基准0配电间等房间另外单独设置费用/万元基准30

水泵设备费用/万元基准-690泵入口电动阀门费用/万元基准288起吊设备费用/万元基准-10

钢闸门、平板滤网设备费用差异/万元基准0

静态总投资/万元基准-717年运行电耗（104kW•h）基准-165年运行费用/（万元/年）基准-45.21年总费用差异/万元基准-132.7

4 结语

通过对本工程大型立式斜流泵和卧式中开泵方案的技术经济比较，得出如下结论：1）卧式中开泵方案比立式斜流泵方案初投资低约717万元，初投资省；2）卧式中开泵水泵效率高，年运行总费用可省约132万；3）运行可靠、稳定，检修维护方便等诸多优势。因此，大型发电厂采用卧式中开泵是技术需要，也是降低工程投资和提高运行安全经济性的需要，是今后发展的必然趋势。

鉴于以上结论，本工程2×1000MW燃煤发电机组，每台机组配置3台33.3%容量的卧式中开泵方案是可行的。

参考文献：

[1]西南电力设计院.DL/T 5339-2006火力发电厂水工设计规范 [S].北京：中国电力出版社，2006.

[2]中华人民共和国水力部. GB/T 50265-2010 泵站设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

[3]电力规范设计总院.DL/T -2014火力发电厂循环水泵房进水流道设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[4]张士明，蔡兴初.与高位收水冷却塔配套的循环水泵选型探讨

[M].水泵技术，2017年第一期.