电机的一端通过液力耦合器驱动给水泵,电
机另一端驱动前置泵。也有采用小型汽轮机驱动
给水泵的,不在本文讨论之列。
前置泵的设置是为了提高锅炉给水泵的装置
汽蚀余量、保障锅炉给水泵在各种工况下安全运
行。锅炉给水泵因其转数较高,造成必需汽蚀性
能NPSHr值较大 ,而给水泵进口前的除氧器需
要低压脱氧除汽,使得给水泵的装置汽蚀余量
NPSHa较低 J。两者间不匹配,不能满足给水泵
安全运行的要求,因此,需要在给水泵人口前增加
前置泵作为增压泵。前置泵出口压力较大,完全
可以保证给水泵在任何工况不会发生汽蚀。但节
能改造中原工频运行的电动机因增设变频器改为
变频运行,造成原本工频运行的前置泵也随之变
频低速运行、扬程降低。这样一来,降速后的前置
泵能否保证给水泵不发生汽蚀和是否有必要给前
置泵单设一台电机驱动,这些问题成了节能改造
过程中争论的焦点。
3 给水泵泵组汽蚀余量匹配问题的讨论
从离心泵的理论可以判定,不论NPSHa如何
变化,只要NPSHa比给水泵固有的NPSHr高即
可,此时给水泵不会发生汽蚀。
选取300MW机组Z个典型的运行工况来进
行分析,具体运行工况参数对比见表1。
表1 300MW 机组给水泵泵组运行工况参数表
改造前前置泵 改造后前置泵
参数 工频转速 变频低速
100% 50% 40% 100% 50% 40%
ECR E( ECR ECR E( ECR
机组负荷(MW) 300 150 120 300 150 120
除氧器压力(MPa) 0.75 0.35 0.2 0.75 0.35 O.25
管道静压(MPa) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
前置泵扬程(MPa) 0.9 0.9 0.9 0.9 0.25 O.15
给水泵入口压力(MPa) 1.85 1.45 1.Z 1.85 0.8 0.6
饱和温度(oC) 210 199 194 210 175 164
给水泵入口实际温度(℃) 172 172 172 172 172 172
给水/饱和温差 38 27 22 38 3 —8
饱和压力(绝压,MPa) 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 O.85
给水泵入口饱和压力差 1 0
. 6 0.4-5 1 .05 _o.25
(MPa)
给水泵汽蚀情况 无 无 无 无 临界 严重
(1)100%ECR(额定工况)负荷下工频转速/
变频低速运行参数的比较
对比表1的第1列和第4列机组在100%
ECR(额定工况)时,由于节能改造后的变频前置
泵的转速接近最高转速,相当于改造前后的运行
工况中前置泵的工频和变频下的输出参数几乎没
有差别,可以判断该工况给水泵不会发生汽蚀。
(2)100%ECR快速降至50%ECR时前置泵
工频转速/变频低速运行参数的比较
机组运行中需要从满负荷突然快速下降到
50%ECR,此时机组负荷下降一汽轮机调门关小
一抽汽压力降低_÷除氧器工作压力下降 ~ ,给
水泵人口前的参数发生了较大变化。给水泵人口
的压力等于除氧器压力、管道静压和前置泵扬程
之和。管道静压0.2 MPa基本不变,除氧器的工
作压力下降到0.35 MPa 。对比表1的第2列
和第5列,变频前置泵转速随机组负荷下降而降
低,其扬程下降到0.25 MPa(泵的出口压力与转
速的变化成平方关系),给水泵人口压力接近0.8
MPa,此时给水温度仍在17293(压力变化快而给
水温度变化慢),根据水和水蒸气的物理参数表
可知0.8 MPa已经临近此温度饱和压力。但当离
心泵的流量减小到额定流量的2/3以下时,叶轮
的入口处将产生二次回流,给水泵NPSHr实际并
不会像理论分析的那样下降、反而还要上升,导致
50%ECR时前置泵变频低速运行时,给水泵入口
形成临界汽蚀的状态,设备运行仍处于安全状态。
(3)100%ECR快速降至40%ECR时工频转
速/变频低速运行参数的比较
如因某种突发原因,机组从100%ECR快速
降至40%ECR,对比表1的第Z列和第6列可知,
2种工况下的除氧器压力、管道静压,变频改造前
后是相同的,直接影响给水泵人口压力的还是前
置泵的扬程。改造前工频转速时前置泵的扬程基
本维持在0.9MPa。100%ECR快速降至40%ECR
的短时间内,锅炉给水泵人口的给水温度仍然保
持在17293(接近100%ECR负荷下除氧器的水
箱水温),工频转速时给水泵入口的1.3 MPa远
高于水温17293的饱和压力(0.8 MPa),不会发生
汽化。而变频低速前置泵的扬程只有0.15 MPa,
此时给水泵人口的压力下降到0.6 MPa,对应的
饱和温度为16493,17293的除氧水进入给水泵显
然要大量汽化,这时给水泵严重汽蚀已无可避免。
经过上述分析,可以得出:工频转速与变频低
速