某1000MW機(jī)組電廠循環(huán)水泵設(shè)計(jì)

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1前言循環(huán)水泵是電廠“能耗大戶”，循環(huán)水泵形式的選擇、布置方式的確定、循環(huán)水泵的運(yùn)行方式等，將直接影響到循環(huán)水系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。甚至影響到冷卻塔、凝汽器等冷端設(shè)備的選型，最終影響到凝汽器的背壓和機(jī)組效率。正確選擇循環(huán)水泵的配置方式及布置形式，將會(huì)對(duì)電廠的初期投資、運(yùn)行維護(hù)等產(chǎn)生積極影響。2設(shè)計(jì)方案的選擇本文以某采用二次循環(huán)供水系統(tǒng)的1000MW機(jī)組為例，在循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上重點(diǎn)對(duì)循環(huán)水泵的選型、泵房布置、運(yùn)行方式及檢修維護(hù)等進(jìn)行研究，提出了經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。2.1循環(huán)水泵配置方案的比較選擇2.1.1結(jié)合循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化及工程實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)1機(jī)2泵和1機(jī)3泵2個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。1機(jī)2泵方案即每臺(tái)機(jī)組配置2臺(tái)50%容量的循環(huán)水泵。2臺(tái)和1臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)的水量百分?jǐn)?shù)分別為100%和60%，不同季節(jié)分別采用這2個(gè)不同水量。1機(jī)3泵方案即每臺(tái)機(jī)組配置3臺(tái)循環(huán)水泵。3臺(tái)、2臺(tái)和1臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)的水量百分?jǐn)?shù)分別為100%、75%和40%，不同季節(jié)分別采用這3個(gè)不同水量。以上2種方案均按循環(huán)水泵露天布置進(jìn)行比較（循泵露天布置與室內(nèi)布置的比較見第2.2節(jié)）。2.1.2各方案循環(huán)水泵設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)流量計(jì)算見表1：表1循環(huán)水泵流量計(jì)算Tab1Thecalculationflowofthewatercirculatingpump方案1機(jī)2泵1機(jī)3泵季節(jié)夏季、春秋季冬季夏季、春秋季冬季凝汽量（t/h）1663166316631663冷卻倍率55335542凝汽器冷卻水量（t/h）91465548799146569846輔機(jī)冷卻水量（t/h）3244324432443244總循環(huán)水量（t/h）94709581239470973090單泵設(shè)計(jì)流量（m3/s）13.1516.158.7710.152.1.3 各方案（1）1機(jī)2泵方案的水泵運(yùn)行方式有以下兩種：a、夏季、春秋季、冬季水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)之比為2:2:1b、夏季、春秋季、冬季水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)之比為2:1:1結(jié)合循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算，循環(huán)水泵在夏季、春秋季、冬季水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)之比以2:2:1最經(jīng)濟(jì)，具體的比較見表2。表2水泵運(yùn)行方式比較表Tab2ThecomparisontableofWaterpumpoperationmode水泵運(yùn)行方式2∶2∶12∶1∶1夏季-31.61-31.61春秋季-5.81-16微增出力(MW)冬季0.190.19年微增電量(萬度)-6454.6-9511.9年微增電費(fèi)(萬元)9821447.3水泵年耗電費(fèi)(萬元)802.4531.8年運(yùn)行費(fèi)用(萬元)1784.41979.1（2）1機(jī)3泵方案的水泵運(yùn)行方式有以下3種：a、夏季、春秋季、冬季水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)之比為3:2:1b、夏季、春秋季、冬季水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)之比為3:2:2c、夏季、春秋季、冬季水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)之比為3:3:2通過優(yōu)化計(jì)算，循環(huán)水泵在夏季、春秋季、冬季水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)之比以3:3:2最經(jīng)濟(jì)，具體的比較見表3。表3水泵運(yùn)行方式比較表Tab3ThecomparisonofWaterpumpoperationmode水泵運(yùn)行方式3∶2∶13∶:2∶23∶:3∶2微增夏季-31.61-31.61-31.61出力春秋季-10.19-10.19-5.81(MW)冬季-15.812.462.46年微增電量(萬度)-10172-7430.6-6114年微增電費(fèi)(萬元)1547.71130.6930.3水泵年耗電費(fèi)(萬元)590.2672.9854.7年運(yùn)行費(fèi)用(萬元)2137.91803.417852.1.4 方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（1）經(jīng)濟(jì)比較的方法經(jīng)濟(jì)比較的計(jì)算方法采用“年費(fèi)用最小法”，經(jīng)計(jì)算的年固定費(fèi)用率為13.08%。（2）方案經(jīng)濟(jì)比較兩方案的經(jīng)濟(jì)比較見表4；表4方案經(jīng)濟(jì)對(duì)比表（1臺(tái)機(jī)組）Tab4Theeconomiccomparisontableofthescheme(1unit)方案名稱循環(huán)水泵站投、資(萬元)年固定費(fèi)用(萬元)循泵年運(yùn)行費(fèi)用（萬元）年微增電費(fèi)（萬元）年總費(fèi)用（萬元）1機(jī)2泵1585.5207.4802.4982.01991.81機(jī)3泵1561.0204.2854.7930.31989.23）方案綜合比較及結(jié)論兩方案綜合比較見表5表5循環(huán)水泵配置方案綜合比較表（1臺(tái)機(jī)組）Tab5Thecomprehensivecomparisontableofthecirculatingwaterpumpconfiguration(1unit)序號(hào)內(nèi)容或項(xiàng)目1機(jī)2泵方案1機(jī)3泵方案1泵站流道尺寸設(shè)計(jì)深度11.3m，2個(gè)流道，單寬6.4m設(shè)計(jì)深度8.75m，3個(gè)流道，單寬5.0m2泵房布置方式塔區(qū)露天布置塔區(qū)露天布置3循環(huán)水泵配置Q=13.15～16.15m3/s，H=28.44～23.27m，η≥85%Q=8.77～10.15m3/s，H=28.44～25.10m，η≥85%4電機(jī)配置N=5300kW，U=10kV，戶外型電機(jī)，防護(hù)等級(jí)IP55，采用水冷卻方式。N=3500kW，U=10kV，戶外型電機(jī)，防護(hù)等級(jí)IP55，采用水冷卻方式。5年總費(fèi)用高，1991.8萬元低，1989.2萬元6施工難度泵站深，寬度小，兩方案基本相當(dāng)泵站淺，寬度大，兩方案基本相當(dāng)7運(yùn)行工況2種運(yùn)行工況，運(yùn)行工況簡(jiǎn)單3種運(yùn)行工運(yùn)行工況簡(jiǎn)單，水量調(diào)節(jié)方便8檢修條件采用汽車吊泵站兩邊起吊，因機(jī)組較3泵方案高、重，需較大噸位吊車中間的1臺(tái)泵需吊車從流道上起吊，但吊車噸位較小9可靠性國(guó)產(chǎn)水泵無運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較多，能保證安全穩(wěn)定運(yùn)行采用1機(jī)3泵方案時(shí)，單臺(tái)泵組的參數(shù)與600MW機(jī)組的兩泵方案的參數(shù)接近。從已建和在建600MW機(jī)組循環(huán)水泵看，大部分為國(guó)內(nèi)制造。實(shí)際運(yùn)行也表明，該參數(shù)的國(guó)產(chǎn)循環(huán)水泵運(yùn)行平穩(wěn)，性能先進(jìn)，滿足主機(jī)配套的要求。目前國(guó)內(nèi)已建和在建的1000MW機(jī)組的配置，1機(jī)3泵方案均采用國(guó)產(chǎn)水泵，1機(jī)2泵方案均采用進(jìn)口水泵。目前國(guó)內(nèi)主要泵廠均有1機(jī)2泵方案配套水泵的設(shè)計(jì)制造能力，但無運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。1機(jī)2泵與1機(jī)3泵方案施工及檢修難度相當(dāng)，1機(jī)2泵方案占地少、但運(yùn)行工況不及1機(jī)3泵方案靈活，1機(jī)2泵進(jìn)口泵方案造價(jià)很高，1機(jī)2泵國(guó)產(chǎn)水泵方案無生產(chǎn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，且年總費(fèi)用也比1機(jī)3泵高，1機(jī)3泵方案有豐富的生產(chǎn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，能確保電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)上述綜合比較，推薦采用1機(jī)3泵方案。2.2循環(huán)水泵布置方案比較2.2.1 目前在我國(guó)南方已有很多循環(huán)水泵露天布置的工程實(shí)例，在北方地區(qū)循環(huán)水泵露天布置的工程相對(duì)較少,究其原因，主要是考慮到露天布置的防凍問題。目前國(guó)內(nèi)已有較多循環(huán)水泵露天布置的設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。為滿足循環(huán)水泵露天布置對(duì)防雨、防塵、防霧、防凍及起吊檢修等的要求，露天布置采取的工程措施如下。（1）目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的此類循環(huán)水泵電機(jī)防護(hù)等級(jí)最高可達(dá)IP55，采用防護(hù)等級(jí)為IP55的循環(huán)水泵電機(jī)完全可以滿足機(jī)組露天布置的要求，目前國(guó)內(nèi)已有很多工程實(shí)例。另外與室內(nèi)電機(jī)相比，露天布置機(jī)組的電機(jī)的防腐油漆工藝及電機(jī)的防潮都有所改進(jìn)，為保護(hù)設(shè)備，電機(jī)上加設(shè)人字形簡(jiǎn)易頂棚。（2）露天布置的循環(huán)水泵冷卻可采用空冷及水冷兩種方式，考慮到空冷電機(jī)的冷卻受室外環(huán)境（如風(fēng)向等）影響較大，同時(shí)價(jià)格較高。因此推薦采用水冷卻方式，根據(jù)電機(jī)冷卻水水量、水壓的要求，冷卻水可接自循泵出水管。為防止冷卻水管在冬季凍住，在冷卻水管上設(shè)置防凍保溫層，在長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)的時(shí)候?qū)㈦姍C(jī)冷卻水箱放空。（3）循泵電機(jī)上機(jī)架潤(rùn)滑油采用防凍潤(rùn)滑油，并配有潤(rùn)滑油加熱裝置及相應(yīng)的電控系統(tǒng)。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，電控部分應(yīng)支持潤(rùn)滑油溫度控制在5℃-15℃（4）考慮到循環(huán)水泵檢修幾率很小，為節(jié)省投資，泵站處可不設(shè)起吊設(shè)備，循泵的安裝及檢修采用汽車吊進(jìn)行。汽車吊采用租用方式，以節(jié)省投資。循環(huán)水泵的檢修起吊可采用兩臺(tái)50t汽車吊抬吊或一臺(tái)80t以上的汽車起吊的方式，當(dāng)起吊中間的一臺(tái)循環(huán)水泵時(shí)，汽車吊可行駛至流道上，支腿架設(shè)在流道隔墩上起吊。另外采用250t的履帶吊可在泵站外起吊所有的循環(huán)水泵。50t和80t汽車吊在各地區(qū)很普遍，各火電建設(shè)和檢修單位也都配置有250t的履帶吊，因此循環(huán)水泵的檢修采用臨時(shí)汽車吊比較方便。綜上所述，采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┖?，循環(huán)水泵露天布置方案是可行的，并且已有工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，露天布置能節(jié)省占地及設(shè)備土建費(fèi)用（見2.2的比較），因此循環(huán)水泵推薦采用露天布置。2.2.2（1）循環(huán)水泵露天布置與室內(nèi)布置的主要差異部分見表6表6室內(nèi)布置與露天布置差異表Tab6Thetableofthedifferencebetweenindoordecorateandoutdoordecorate編號(hào)項(xiàng)目室內(nèi)布置露天布置1循環(huán)水泵電機(jī)防護(hù)等級(jí)IP44防護(hù)等級(jí)IP55，配有油系統(tǒng)加熱器，防腐油漆工藝及防潮均有改進(jìn)2液控蝶閥室內(nèi)型，電磁閥電機(jī)等防護(hù)等級(jí)低戶外型，電磁閥電機(jī)等防護(hù)等級(jí)高3起重機(jī)40/10t，LK=22.5m，H=18m無4地面建筑平面33×15m高18.4m無（2）方案的經(jīng)濟(jì)比較室內(nèi)布置與露天布置經(jīng)濟(jì)比較見表7表7室內(nèi)布置與露天布置經(jīng)濟(jì)比較表（2臺(tái)機(jī)組）Tab7Theeconomiccomparisontableoftheindoordecorateandoutdoordecorate方案名稱設(shè)備費(fèi)用(萬元)裝置性材料費(fèi)用(萬元)安裝費(fèi)用(萬元)土建費(fèi)用(萬元)合計(jì)(萬元)露天布置21951771266243122室內(nèi)布置21481771299333387循環(huán)水泵露天布置較室內(nèi)布置節(jié)省投資約265萬元，循環(huán)水泵檢修頻率低，且一般隨機(jī)組大修進(jìn)行，雇用汽車吊費(fèi)用不高，因此在考慮檢修的情況下，露天布置仍能節(jié)省不少投資，因此推薦水泵采用露天布置方案。3、結(jié)論（1）考慮到1機(jī)2泵方案的國(guó)產(chǎn)循環(huán)水泵尚無運(yùn)行業(yè)績(jī)，而進(jìn)口水泵價(jià)格很高，1機(jī)3泵方案配套水泵有著豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，且1機(jī)3泵方案循環(huán)水泵運(yùn)行方式靈活，年費(fèi)用也低