２０１８年第４期 小器柱采 ·１７· 火电厂１ １０ ＭＷ火电机组锅炉给水泵的扩容改造设计 赵奎福 （沈阳石化电站泵有限公司，沈阳；１１０１４１） 摘要：概述对火电厂汽轮发电机组辅机给水泵实施扩容改造以提高设备容量和效率，着重介绍改造方案、设计要 点和试验情况。该改造工程完全达到扩容改造技术性能指标，满足机组扩容改造稳定运行的需要。 关键词： 火电厂用泵中图分类号：ＴＨ３１１ 锅炉给水泵扩容改造设计 文献标识码：Ａ ３．１泵水力部分 原泵最大运行流量点为４９６ ｍ ，此时泵扬程 引 言 中电国华神木发电有限公司２ｘｌＯ０ ＭＷ汽轮 已经降至１４７０ ｍ。现扩容要求泵性能达到流量Ｑ＝ ５００ ｍ３／ｈ、扬程Ｈ＝１５６０ ｎｌ，故泵的水力部分需要 扩容改造，重新设计制造。新设计的零部件主要有 叶轮和导叶。同时，有关轴向力平衡机构部分，也 需要进行核算。 根据扩容改造需要，选用优秀的水力模型重新 设计、制造泵叶轮和导叶，使泵性能达到要求参数 的同时，技术性能指标达到最优，达到设备节能、 机组每台机组配两台１００％容量的３ＤＧ一１０型给水 泵。根据生产需要，对该发电机组作扩容改造， 改造后的机组容量２ｘｌ １０ ＭＷ。其中辅机扩容主要 改造工程是配套４台锅炉给水泵的扩容改造。 １原给水泵技术性能参数 流量Ｑ＝４４Ｏ ｍ３／ｈ、扬程Ｈ＝１５６０ ｍ、转速凡＝ ２９８５ ｒ／ｍｉｎ、热态效率 ＝８２％、介质温度Ｔ＝１５８℃、 电机容量２５００ ｋＷ一２Ｐ。 经济、运行稳定可靠及运行维护成本低的效果。 ３．１．１ ３ＤＧ一１０泵原性能指标 ２改造后要求达到的技术性能指标 流量Ｑ＝５ＯＯ ｍ３／ｈ、扬程Ｈ＝１５６０ Ｉｎ、转速ｎ＝ 流量Ｑｍ＝４４０ ｍ３／ｈ、扬程Ｈｍ＝１５６０ Ｉｎ、转速／－ｔｍ＝－ ２９８５ ｒ／ｍｉｎ、热态效率＇０ｍ＝８２％。 单级扬程 １５６ Ｉｎ，比转速ⅣⅢｎ＝：８６．３。 ：２９８５ ｒ／ｍｉｎ、热态效率ｒ／＝８３．５％、热态轴功率Ｐａ＝ ２３１２ ｋＷ、电机容量２５００ ｋＷ一２Ｐ（利用原有电机）。 按电机原容量：￣＝２５００ ｋＷ，动力配带系数： Ｐ．ＩＰ ２５００／２３１２＝１．０８１ ｏ 经技术论证分析确定，利用原来给水泵壳体 ８６．３ ｉｍ 。 ３．１．２改造后性能指标 流量Ｑ＝５ＯＯ ｍ 、扬程Ｈ＝１５６０ ｎｌ、转速 ＝ ２９８５ ｒ／ｍｉｎ、热态效率￣／＝８３．５％。 单级扬程 ＝１５６ ｉｎ，比转速肌＝９２。 ＝９２ ＪＪｉ 等零部件，重新设计、改造、生产导叶和叶轮等 水力过流部件，从而完成泵的扩容改造工作，以 满足发电机组增容改造性能需要。 ３．１．３叶轮设计 ３泵扩容改造设计的实施 根据此次机组扩容改造性能参数要求，给水 泵的扩容改造从如下几点考虑。 依据叶片泵相似设计理论，因为扬程不变、流 量增加，按上述比转速计算结果看，比转速变化不 大，可以通过叶轮外径不变、改变流道宽度的方法 ·１８· 小荪柱采 ２０１８年第４期 改变水力模型，以完成叶轮设计【ｌ＿３】。 均匀移动 保持叶轮外径Ｄ：和叶片形状不变， 前盖板位置，完成设计。 ３．１．４导叶设计 ３·５改造设计前后叶轮结构尺寸比较 首级叶轮改造前后结构尺寸比较如表１、图１ 所示。次级叶轮改造前后的结构尺寸比较在这里略 去，不再赘述。 表１ 改造前后首级叶轮结构尺寸比较 泵型号叶轮外径和叶轮轮毂直径没有变，导叶的主体 直径尺寸Ｄ，、 、Ｄ 也可以保持原尺寸不变，根据 水力设计和结构需要，正导叶宽度尺寸Ｂ３＝２８．５ ｍｍ， 比原导叶宽度增加４ ｍｍ。反导叶出口尺寸根据新 Ｄｚ ｂ： Ｄｈ 岛０５ 设计的叶轮进口尺寸作一些调整。 为保证总体结构尺寸不变，适当作些轴向结构 尺寸调整，取反导叶宽度ｂｓ＝２９ ｍｉｌｌ。 考虑原泵叶轮水力模型及新设计叶轮结构尺寸 需要，参考现有好的叶轮水力模型，确定新叶轮水 力过流断面各尺寸，完成叶轮水力图绘型及结构尺 寸设计［４ 。结合原泵导叶水力模型及新设计导叶 结构尺寸需要，确定新导叶各水力尺寸，完成导叶 水力图绘型及结构尺寸设计。设计当中注意结构合 理，并要尽量利用原泵的其它旧件。 ３．２结构设计 为保证前期投资的有效利用，结构上不做大的 改动，保证泵壳体部分（定子部分）通用性不变，即 主要采用新的叶轮、导叶，其余零件如前后段、中 段、轴承体部件都利用原有零部件，不需要更换。 ３．３轴向力平衡机构的校核设计 由于泵流量增大，叶轮口环结构尺寸增大，转 子轴向力有所变化，对轴向力作了新的校核计算， 平衡盘和平衡套重新作了设计调整，以保证平衡机 构能更加有效合理的起到平衡转子轴向力的作用。 ３．４针对旧泵运行当中出现的问题。改造提 出一些新的修整方案 旧泵结构上，叶轮在转子上的轴向定位用弹性 卡环，每两级叶轮间存在微小轴向间隙，经长期运 行中的高温锅炉给水冲刷，叶轮轮毂、叶轮键、叶 轮卡环均容易被冲蚀坏，从而造成设备故障，影响 设备正常运行。 本次改造，为改变叶轮的这种轴向定位方式， 而采用每级叶轮紧密贴合、锁紧螺母适当锁紧的方 式定位，使每一级叶轮间不再产生微小间隙，从而 避免了高温水对内部轴的冲蚀，保证轴及叶轮键等 零件不受冲蚀损坏。 ３ＤＧ一１０ ３４０ ２３ １７５ １Ｏ５ ２７ ８５ ３ＤＧ－１０ＫＲ ３４０ ２７ １８６ １０５ ２７－３ ８５ （ａ）改造前首级叶轮 （ｂ）改造后首级叶轮 图１ 改造设计前后首级叶轮结构尺寸比较 ４改造后运行测试结果分析 １号汽机于２００８年６月５日完成改造，为满足 主机改造后的要求，两台给水泵同时进行了改造。 为了检测给水泵改造后的性能，中电国华神木发电 有限公司委托陕西电力科学研究院对１号机组１、２ 号给水泵进行了改造后的性能测试。陕西电力科学 研究院于２００８年７月完成了该机组的给水泵性能 测试工作，测试结果如图２、图３、表２所示。 分析表２的计算结果，可以得出如下结论： （１）１号泵△≥１，满足了规定性能；（２）１号泵交点 效率为８１．４３％，与规定点的比值为０．９７６，大于 ０．９５０，效率达到保证值；（３）２号泵△≥１，满足了 规定性能；（４）２号泵交点效率为８７。１４％，与规定 点的比值为１．０４５，大于０．９５０，效率达到保证值。 ５改造工程效果 该泵通过改造设计，运行结果达到了改造要求 的技术性能指标，满足发电机组扩容改造运行的需 要。总体效率达到预期水平，比原泵效率提高了 ３．５％（原泵在４９６ ｍ３／ｈ时的效率为８０％、扬程１４７０ ｍ），节能效果明显。 ２０１８年第４期 １８０ｏ ｌ６００ ｌ加Ｏ １２ｏｏ 小杀柱采 ·１９· 表２ １号机组１号、２号给水泵评价指标 １Ｏ０ｏ ８０ｏ ６００ ４００ ２ｏｏ 这次扩容改造的成功实现，为今后国内旧机组 扩容改造工程的实施提供了宝贵的设计、施工经验。 １８ｏｏ １６０ｏ １４ＪＤＯ 参考文献 【１沈阳水泵研究所，中国农业机械化科学研究院．叶片泵设计手 １】册【Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９８３． １２０ｏ 零１０００ ８０ｏ 【２】关醒凡．泵的理论与设计【Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９８７． 【３】查森叶片泵原理与水力设计嗍．北京：机械工业出版社，１９８８． 暑６０Ｏ 毫４Ｏ０ ２ｏｏ 【４］丁成伟．离心泵与轴流泵：原理及水力设计【Ｍ１．北京：机 械工业出版社，１９８１． 【５】关醒凡．现代泵技术手册【Ｍ］．北京：中国宇航出版社，１９９５． ［６］全国化工设备设计技术中心站机泵技术委员会．工业泵选用手 ２０１０年６月，有了１号发电机组１、２号给水 泵成功改造后的运行经验，２号发电机组的３、４ 册【Ｍ】．北京：化学工业出版社，２０１１． （本文编辑（收稿日期陈丽霞） 号给水泵也进行了扩容改造，运行效果良好。 （上接第１６页）图４所示。由内及外分别是供油通 道一回油通道一海水通道，套管之间用限位块定距， 形成特殊的“三套管”结构。最外层环形空间与泵 的出口连通，中间的环形空间用于液压马达的回 ２０１８－０４－１０） 用流动的海水给液压油降温，降低换热器的负荷。 ３结语 油，最内层的管道内部用于供液压油。三层管线都 分割成３米左右的短节，短节之间采用法兰联接。 该设计既能保护液压管不受浪涌冲击，又能有效利 选用潜没式液压泵，既解决了电潜泵能力不足 的问题，又能解决长轴泵制造安装的难题。采用柴 油机驱动，能有效减少平台电网成本。将柴油机设 置成两端输出型式，一端驱动液压系统，另一端驱 动增压泵，此两段增压方案成功解决了大功率液压 泵系统尺寸大、成本高的问题。该方案已经正式投 产，目前设备运转良好。 参考文献 【１］中华人民共和国国家经济贸易委员会．海上固定平台安全规则 【Ｓ】．２０００：５４． 【２】ＮＦＰＡ ２０￣ｄａｒｄ ｆ０ｒ ｔｈｅ Ｉｎｓｔａｌｌ￣ｉｏｎ ０ｆ￣ｉｏｎａｒｙ Ｐｕｍｐｓ ｆ０ｒ Ｆｉｒｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ【Ｓ】．２０１３． 【３】屈锐，郑智君，吴昌．液压注水泵的总体方案设计Ⅲ．西部 探矿工程，２０１０，２２（１２）：５１—５４． 图４特殊的“三套管”设计 （本文编辑（收稿日期陈丽霞） ２０１８—０４—２６）
