给水泵再循环泄漏对机组经济性的影响分析.pdf

第 5 3卷 第 6期 2 0 1 1年 l 2月 汽轮机技术 TURBI NE TECHNOL OGY V0 1 5 3 No 6 De c 2 0 1 1 给水泵再循环泄漏对机组经济性 的影响分析 杨海生 ， 陈伟刚 ( 1河北省电力研究院， 石家庄 0 ； 0 0 2 1 ； 2华能集团公司河北分公 司， 石家庄 0 5 0 0 5 1 ) 摘要 ： 针对国内给水泵再循环管路泄漏， 采用不同计算方法对机组经济性的影响进行了计算。计算结果表明， 再循 环泄漏量较大时对机组经济性的影响不能忽略， 且随机组负荷的降低对机组经济性的影响随之增大。还提出了验 证及判断给水泵再循环泄漏量大小的现场试验方法。现场计算实例表明， 对再循环管路泄漏严重的状况 ， 在消除 再循环管路的泄漏后对提高机组经济性具有明显效果。 关键 词 ： 给水泵 ； 再循环 ； 泄漏 ； 经济性 ； 影响 分类号 ： T K 2 2 4 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 1 5 8 8 4 ( 2 0 1 1 ) 0 6 - 0 4 6 5 - 0 2 E f f e c t An a l y s i s o f t h e F e e d wa t e r P u mp Re c i r c u l a t i o n L e a k a g e O i l U n i t He a t Ra t e YANG Ha i - s h e n g ， C HEN We i - g a n g ( 1 H e b e i E l e c t r i c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 2 1 ， C h i n a ； 2 H u a n e n g C o r p o r a t i o n G r o u p He b e i B r a n c h ， S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 5 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： R e g a r d i n g t h e f e e d wa t e r p u mp r e e i r c u l a t i o n l e a k a g e ，v a r i o u s c a l c u l a t i o n me t h o d s w e r e a d o p t e d t o c alc u l a t e i t s e f f e c t o n u n i t h e a t r a t e I t i s s h o w n t h a t t h e e f f e c t 0 n u n i t h e a t r a t e c a n t b e n e g l e c t e d wh e n t h e r e c i r c u l a fi o n l e a k a g e fl o w i s r e l a t i v e l y h i g h ，a n d t h e e f f e c t i n c r e a s e s wi t h t h e d e c r e a s i n g o f t h e u n i t l o a d A t e s t i n g me t h o d u s e d t o v e rif y a n d q u a n t i f y t h e r e c i r c u l a t i o n fl o w wa s p u t f o r w a r d I t i s e x e mp i fi e d t h a t s u b s t a n t i a l e n e r g y s a v i n g e f f e c t i s a c h i e v e d a f t e r e l i mi n a t i n g t h e l e a k a g e f o r a s e r i o u s l e a k a g e s i t u a t i o n Ke y wo r d s ： f e e d wa t e r p u mp；r e c i r c u l a t i o n；l e a k a g e ；he a t r a t e ；e ff e c t 0 前言 目前电厂采用的给水泵均为高温高压多级离心泵， 为了 保证给水泵的正常启停 ， 均设计了再循环管路。给水泵再循 环管路一般从给水泵出口引出， 经过再循环减压调节阀及管 路上节流孔板 ， 返回至除氧器水箱。再循环管路的主要作用 包括 ： ( 1 ) 给水泵启动时， 首先开启再循环管路， 保证给水泵启 动所需要的最小流量， 从而保证给水泵的安全。对于高压给 水泵 ， 在低于最小流量下运行时， 容易导致水泵气蚀及水力 不稳定。水泵出口主回路流量正常后， 可以关闭再循环管路。 ( 2 ) 给水系统运行中， 如果由于系统原因， 导致给水泵流 量低于某一设定值时 ， 再循环管路 自动开启 ， 从而保证给水 泵 的安 全。 由于给水泵再循环管路主要用于启停， 其运行状态为间 断运行 ， 并且由于给水泵进 出口的高压差 ， 这导致给水泵再 循环管路上的再循环阀运行条件恶劣。虽然在设备选型中 对给水泵再循环阀进行了特殊的选型及设计， 但现场运行中 仍存在着再循环阀泄漏甚至严重泄漏的状况。 因此 ， 对给水泵再循环阀及再循环管路的泄漏状况进行 定期评估， 是十分必要的。评估的主要内容包括再循环管路 的泄漏量以及对机组运行的经济性的影响。 1 给水泵再循环管路泄漏对机组经济性影 响的分析 正常运行中， 给水泵再循环管路处于关闭状态， 如果再 循环调节阀严密， 则再循环管路中流量为零。 如果再循环调节阀存在泄漏时， 为了达到给水母管要求 的给水压力， 则运行的电动给水泵或汽动给水泵必须提高运 行转速， 必须消耗更多的厂用电或给水泵汽轮机耗汽量 ， 从 而对机组的经济性产生影响。 1 1 等效热降的计算方法 给水泵再循环管路泄漏时， 假定泄漏的份额为 ( 与主 蒸汽流量相比) ， 小汽轮机额定抽汽的份额为 O L 则相应的 增加的抽汽量份额为 。 假定抽汽的等效热降为 则做功能力降低： A H =O t O L H ( 1 ) 吸热量降低为 0 ， 即： a Q =0 ( 2 ) 装置经济性的相对降低： 收稿 日期 ： 2 0 1 1 -0 7 - 0 7 作者简介： 杨海生( 1 9 7 4 一 ) ， 男， 河北井陉人， 学士， 工程硕士， 高级工程师， 2 0 0 8 年获英国工程技术学会( 1 E T ) M I E T会员证书及英国工程学会 ( E c U K ) 注册企业工程师证书 ， 副主任工程师， 主要研究方向热力发电厂节能及经济性分析、 电厂汽轮机及系统调试、 蓄冷电力 需求侧项 目评价等。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 6 6 汽轮机技术 第 5 3卷 6 叼 = 1 0 0 ( 3 ) 1 2 系统静态建模的计算方法 0 采用静态建模软件如 G a t e C y c l e ， 可以对热力系统的所有 运行参数变化及设备性能参数的变化进行分析。这种分析 量0 方法的特点是可以考虑到系统运行变化时的所有因素， 相当 于对热力系统进行了变工况及热平衡的计算。 0 首先， 采用建模软件搭建起机组额定设计工况的模型， 并使软件的计算结果与设计工况数据吻合 ， 然后再对某一假 0 定的给水泵再循环泄漏流量进行计算， 直接比较两种计算工 况的结果数据， 即可获得再循环泄漏对机组经济性的影响数 据 。 1 3 采用 A S ME标准中提供的修正曲线计算 A S M E P T C 6 2 0 0 4版标 准中提供了比较典型系统的 辅汽用量的系统修正曲线 ， 如图 1 所示。 给水泵再循环管路泄漏时， 假定泄漏的份额为 ( 与主 蒸汽流量相比) ， 小汽轮机额定抽汽的份额为 则相应的 5 0 圆 门篁 ： 开流。 妻 r ， ，0 H r 孤 亘 厂 。 。 。 i 一一， 1 伽 阀 f 全 开 流 量 r ， 。 ， ， 抽汽压力 r P a 图 1 A S ME标准中辅 汽流量 的修正曲线 可在系统修正曲线上查出对应的热耗率修正系数。 1 4 亚临界 6 0 0 MW 机组的具体算例及计算结果 某 6 0 0 M W亚临界机组 ， 采用3台高加、 1台除氧器、 4台 低加的热力系统， 其中 1 号高加由高压缸抽汽供汽， 2号高加 由再热冷段供汽， 3号高加由中压缸抽汽供汽， 除氧器及给水 增 的抽汽量份额为 一根据小汽轮机抽汽压力P 即 泵汽轮机均由4段抽汽供给。设计工况参数如表 1 所示。 表 1 6 0 0 MW亚临界机组主要设计参数 某现场 经试验后 ， 估算确定给水泵再循环泄漏量为 1 0 0 t h ， 相对于给水流量的泄漏率为5 6 2 。采用 3种不同 的计算方法计算对机组热耗率及发电煤耗的影响。煤耗计 算中假定管道效率为9 9 ， 锅炉效率为9 1 。得到的主要计 算结果如表 2所示。 表 2 不同方法对机组经济性的计算结果 从计算结果来看 ， 当再循环泄漏量达N5 及以上时， 泄 漏对机组经济性的影响不能忽略， 消除泄漏可取得客观的经 济效益。 对机组在5 0 负荷下 ， 相同给水泵再循环泄漏量的工况 进行了计算， 计算结果如表 3所示。 表 3 5 0 下再循环泄漏对机组经济性的计算结果 由计算结果可以看到， 随着负荷的降低 ， 给水泵再循环 泄漏对机组经济性的影响是增加的。 2 给水泵再循环泄漏量的现场试验方法 由于给水泵再循环管路主要用于启停， 其运行状态为间 断运行， 并且由于给水泵进出口的高压差 ， 这导致给水泵再 循环管路上的再循环阀运行条件恶劣。现场运行中， 一般随 着运行时间的增加， 给水泵再循环管路调节阀及相应管路的 泄漏量会逐渐增加。 验证及判断给水泵再循环管路的泄漏量时， 可以采取以 下 的试验方法 ： ( 1 ) 选取某一稳定运行工况， 如满负荷工况， 主要运行参 数稳定， 稳定运行 1 0 m i n ， 测取 1 0 m i n内的主要数据平均值。 包括 ： 至锅炉的给水流量 ， 各给水泵运行转速， 各给水泵流 量 ， 各小机进汽流量， 给水母管压力等。 ( 2 ) 检查现场给水泵再循环管路的泄漏状况。如再循环 管路调节阀处于热态， 可基本判定管路存在泄漏。 ( 3 ) 逐渐关闭某一给水泵再循环管路上调节阀前或调节 阀后手动阀， 直至手动阀全部关闭。 ( 4 ) 运行参数稳定后运行 1 0 m i n ， 测取 1 0 ra i n内的主要数 据平均值。包括： 至锅炉的给水流量， 各给水泵运行转速， 各 给水泵流量， 各小机进汽流量， 给水母管压力等。 ( 5 ) 比较再循环管路手动门关闭前及关闭后数据， 如在 相近的给水流量下， 锅炉给水泵转速有较明显的下降， 则可 以证明再循环管路存在较大的泄漏， 且对经济性 的影响很 大。具体的再循环泄漏量， 则可通过以下公式估算 ： = ( F n 一 ) 一 ( ) 式中， 为泄漏流量， 为各给水泵流量总和， 为给水 流量。脚标为 1的表示阀门关闭前测量数据 ， 脚标为2的表 示再循环手动阀关闭后测量数据。 ( 6 ) 如给水泵均为电动给水泵， 则对经济性的影响可根 ( 下转第 4 6 9页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 曹丽华等 ： 基于试验数据的汽轮机通用曲线的绘制 4 6 9 为2 3 6 8 k P a ， 用插值法可求得 2 4 0 t h时2 3 6 8 k P a对应的功 率改变量为1 4 3 5 5 1 0 k W。同理， 折算 出表 2中数据的功率 改变起算点的压力为5 1 3 k P a ， 对应的功率改变量为1 2 8 7 9 k W。以这两个点为基准 ， 进行各工况点的单位比功率和单 位比压力的计算 ， 然后绘制 出汽轮机通用曲线如图2所示。 这样就限制了通用曲线绘制中临界点的选取 ， 所得到的通用 曲线也就只有一条， 并且所得到的背压变化时功率的改变量 是相对于额定工况点而言的， 也就使汽轮机的通用 曲线具有 了通用性。 需要指出的是， 在试验数据很难得到的情况下， 也可以 从厂家提供的热力计算说明书中提供的数据获得， 然后按照 善 釜 单位比压力 ( x 1 0 Mn t ， h ) ) 图 2 以额定工况点为功率改变零点的汽轮机通用曲线 改进 后的方法进行绘制 。 4 结论 ( 1 ) 基于试验数据绘制汽轮机通用曲线的方法简单实 用。但在绘制的过程中要注意第一次功率改变的零点( 即临 界点) 选取 ， 以保证从曲线上得到的背压变化时功率的改变 量是相对于额定工况点而言的， 也就是使汽轮机的通用曲线 具有 通用性。 ( 2 ) 基于试验数据绘制汽轮机通用曲线的方法易于电厂 现场工作人员掌握， 为其及时了解机组背压变化所引起的功 率变化量奠定了理论基础。 参 考 文 献 1 曹丽华 ， 金建国 ， 李勇 背压 变化对汽轮 发 电机组 电功率影 响的计算方法研究 J 汽轮机技术 ， 2 0 0 6， 4 8 ( 0 1 ) ： 1 1 1 3 2 李秀云， 严俊杰， 林万超 用等效热降法确定排汽压力变化对机 组经济性 的影响 J 热能动力工程 ， 1 9 9 9， 1 4 ( 8 3 )： 3 5 3 3 5 5 3 郑体宽 热力 发 电厂 ( 2版 ) M 北 京 ： 中 国电力 出版 社 ， 2 0 0 8 4 林万超火 电厂热力系统节能理论 M 西安 ： 西安交通大学 出版社 ， 1 9 9 4 5 沈士一 ， 主编汽轮机原理 M 北京 ： 水利 电力出版社 ， 1 9 9 2 ( 上接第4 6 4页) 超限服役， 且振动随负荷增大， 因而判断该转子出现了较深 的裂纹， 裂纹部位可能为5号瓦侧。 2 0 0 5年 6月转子返回制造厂， 发现在转子前端的密封瓦 油挡处( 位于 D 4 5 0与 D 3 5 0变径处、 在 D 3 5 0截面上) 存在裂 纹。沿圆周方向裂纹长度约9 1 0 m m， 占转子周长( 1 1 0 0 m m) 的8 2 7 。裂纹已经发展到晚期， 转子无法修复， 只能进行 更换。 4 总结 本文提出一种基于粗糙集的汽轮发电机组转子裂纹故 障诊断方法， 利用粗糙集相对约简的不唯一性 ， 依据裂纹发 展的不同程度对转子裂纹故障进行分类， 作为决策属性 ， 选 取与转子振动有关的 1 1种特征参数作为条件属性集， 构建 故障决策表。约简后得到条件属性集的正域 ， 根据条件属性 的权重和相对于决策属性的依赖度， 得到正域的核， 核集 中 包含的条件属性构成了转子裂纹故障的诊断规则。 实例表明， 该方法极大的简化了诊断过程 ， 抓住 了故障 本质的特征， 提高了诊断的效率和可靠性， 对现场转子裂纹 故障的诊断具有现实意义。 参 考 文 献 1 胡劲松 ， 杨世锡基于 HH T的转子横 向裂 纹故障诊断 J 动 力工程 ， 2 0 0 4 ， 2 4 ( 2 )： 2 1 8 2 2 1 2 荆建平 ， 张传斌 ， 孟光基 于多模型估计 的转子裂纹故 障诊 断方法 J 汽轮机技术 ， 2 0 0 7 ， 4 9 ( 1 ) ： 2 4 3 李志农， 吴昭同， 丁启全， 等 基于高阶谱分析的转子裂纹诊断 J 机械科学与技术 ， 2 0 0 2 ， 2 ( 6 ) ： 8 I 一8 2 4 邹剑 ， 陈进 ， 邹军 ， 等裂纹转子故障诊断 的小 波时频分 析方法 J 上海交通大学学报， 2 0 0 2 ， 3 6 ( 6 ) ： 8 6 58 6 9 5 P a w l a k Z R o u g h s e t s J I n t e rna t i o n a l J o u r n a l o f C o mp u t e r a n d I n f o r ma t i o n S c i e n c e s 1 9 8 2， 1 1 ( 5 ) ： 3 4 1 3 5 6 ( 上接第 4 6 6页) 据再循环管路上手动阀关闭前后的给水泵 电机电流变化进 行计算； 如给水泵均为汽动给水泵， 则对经济性的影响可根 据再循环管路上手动 阀关闭前后的给水泵汽轮机进汽流量 的变化采用第 1节中的方法进行计算。 3 结论 ( 1 ) 针对国内给水泵再循环管路泄漏， 采用3 - ； 同计算方 法对机组经济性的影响进行了计算。计算结果表明， 再循环 泄漏量较大时对机组经济性的影响不能忽略， 且随机组负荷 的降低对机组经济性的影响随之增大。 ( 2 ) 针对现场运行， 提出了验证及判断给水泵再循环泄 漏量大小的现场试验方法。采用这种试验方法， 解决了再循 环管路泄漏量的定量确定问题， 可以为准确计算再循环管路 泄漏对经济性的影响提供依据。 参 考 文 献 1 林 万超火电厂热系统节能理论 M 西安 ： 西安交通大学出 版社 ， 1 9 9 4 2 A S ME P T C 6 2 0 0 4 P e rf o r ma n c e T e s t C o d e 6 o n S t e a m T u r b i n e s S 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m