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老電廠循環(huán)水系統(tǒng)改造核相儀,試驗(yàn)變壓器方法

摘要：隨著電力市場(chǎng)容量的擴(kuò)大發(fā)展，一批老電廠由于發(fā)電機(jī)機(jī)組容量小運(yùn)行成本的高，投產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，已漸入超齡退役狀態(tài)。國(guó)家制定的淘汰小型凝汽式機(jī)組、限制小型供熱機(jī)組運(yùn)行的政策，促使老電廠不得不擴(kuò)大電廠生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模，擴(kuò)建容量大技術(shù)先進(jìn)的機(jī)組，*終使老電廠循環(huán)水系統(tǒng)改造迫在眉睫，市場(chǎng)前景可期。

關(guān)鍵詞：水泵高效范圍

1. 概述

    20世紀(jì)70年代末80年代初國(guó)家花費(fèi)巨資投資建設(shè)了一批50MW以下火力發(fā)電廠，在當(dāng)時(shí)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下這些電廠發(fā)揮了骨干電源點(diǎn)的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，大量200MW、300MW、600MW、900MW機(jī)組燃煤、燃油、燃?xì)怆娬鞠嗬^投產(chǎn)，更大規(guī)模的水利工程與核電站份份上馬，那些昔日建成的火力發(fā)電廠無(wú)任在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與市場(chǎng)份額方面失去了竟?fàn)幍膬?yōu)勢(shì)，為了企業(yè)的生存和發(fā)展，這些小火力發(fā)電廠不得不擴(kuò)大電廠生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模，紛紛拆除小機(jī)組改建大容量機(jī)組，迫使電廠原有循環(huán)水系統(tǒng)不斷進(jìn)行更新改造。

    湖北長(zhǎng)源江津熱電廠就是一家運(yùn)行30多年的老廠，經(jīng)過(guò)多次擴(kuò)建改造后,擁有3XC12+1XB25+2xC50機(jī)組，汽輪發(fā)電機(jī)多容量小、循環(huán)水系統(tǒng)復(fù)雜。夏季所需循環(huán)冷卻水量越來(lái)越大,然而江邊取水能力卻未得到改善，供水量嚴(yán)重影響凝汽器冷卻效果與汽輪機(jī)發(fā)電量。迫切需要對(duì)老電廠循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行改造，包括取水構(gòu)筑物、取水設(shè)備、供水系統(tǒng)等一系列設(shè)施進(jìn)行合理的更新、重建。研究經(jīng)濟(jì)、合理的改造辦法是本文即將討論的重點(diǎn)。

2.電廠水源

    長(zhǎng)源江津熱電廠位于湖北省沙市市長(zhǎng)江邊的外灘上臨長(zhǎng)江而建，距離城市中心約5公里，80年代曾經(jīng)因?yàn)殡姀S管理好、廠區(qū)綠化率高被電力系統(tǒng)命名為花園式電廠。長(zhǎng)江河道在廠址附近形成了較大的水流微彎段，電廠在微彎段的凹岸，而且取水口位置處河岸岸坡大于30度靠近主水流，長(zhǎng)江主流水量豐沛水源變幅較大，長(zhǎng)江高、低水位相差15米左右。長(zhǎng)江*高洪水位（頻率P=1%） 42.972米 (黃海高程) 設(shè)計(jì)枯水位（頻率P=97%）為 28.652米 (黃海高程)

    電廠采用浮船取水方式取長(zhǎng)江水源，取水泵布置在躉船的甲板上，在河岸邊建有井字形混凝土支架，水泵出水管與岸上固定循環(huán)水管采用鋼桁架搖臂聯(lián)絡(luò)管膠管式活動(dòng)連接。為了保證供水系統(tǒng)的可靠性和**性，在取水河岸的岸坡的一定范圍內(nèi)進(jìn)行拋石護(hù)岸處理。

    電廠目前運(yùn)行1#、2#兩條鋼制躉船，其中1#躉船上裝有4臺(tái)24SH-18A循環(huán)水泵，2#躉船上裝有2臺(tái)24SH-18A和兩臺(tái)32SH-19A總計(jì)8臺(tái)循環(huán)水泵。

3. 囤船取水現(xiàn)狀

    湖北長(zhǎng)源江津熱電廠現(xiàn)在擁有三類小型凝汽式機(jī)組、背壓機(jī)組、抽凝式機(jī)組，因?yàn)槠啺l(fā)電機(jī)容量小、機(jī)組多、機(jī)組運(yùn)行方式不同導(dǎo)致電廠供水系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜。電廠投產(chǎn)運(yùn)行至今一直采用直流供水系統(tǒng)，隨著機(jī)組容量與數(shù)量增加電廠夏季所需循環(huán)冷卻水量越來(lái)越大，然而江邊取水能力卻未得到改善，供水量嚴(yán)重不足。電廠運(yùn)行機(jī)組的循環(huán)冷卻水量計(jì)算見(jiàn)上表。

    按照2×C12+1×B25+2×C50五臺(tái)機(jī)組夏季純凝工況運(yùn)行，供水系統(tǒng)計(jì)算的循環(huán)水量為27437m3/h；按照1×B25+2×C50三臺(tái)機(jī)組夏季純凝工況運(yùn)行，供水系統(tǒng)計(jì)算的循環(huán)水量為21067m3/h（2×C12機(jī)組報(bào)廢、停止運(yùn)行）。目前電廠運(yùn)行1#、2#兩條鋼制躉船，1#躉船安裝4臺(tái)24SH-18A Q=3000 m3/hH=23m水泵，2#躉船分別安裝2臺(tái)24SH-18A與2臺(tái)32SH-19（Q=5000m3/hH=26m）水泵。24SH-18A水泵出水管管徑為DN600，32SH-19水泵出水管管徑為DN900。其中6根DN600聯(lián)絡(luò)管與岸上2根DN1000循環(huán)水供水母管連接，2根DN900聯(lián)絡(luò)管與岸上DN1400的循環(huán)水供水管連接，DN1000與DN1400的供水母管之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)管連通。目前根據(jù)電廠運(yùn)行人員反映，囤船取水量嚴(yán)重不足，發(fā)電機(jī)不能滿發(fā)的。供水不足與發(fā)電量之間的矛盾夏季顯得尤為突出。那么是什么原因造成供水量不足呢？我們還是從系統(tǒng)上分析。

    原因一:水泵出水管與岸上母管之間的聯(lián)絡(luò)管直徑偏小，出水管道流速太大，超出了水泵運(yùn)行合理的流速范圍，管道水頭損失較大，能源浪費(fèi)較多。

    水泵出水管管徑為DN600：管道流量Q=3000m3/h時(shí)水泵出水管流速為2.95m/s，管道流量Q=5000 m3/h時(shí)水泵出水管流速高達(dá)4.91m/s。

    水泵出水管管徑為DN900：管道流量 Q=3000m3/h時(shí)水泵出水管流速為1.31m/s；管道流量Q=5000 m3/h時(shí)水泵出水管流速為2.20m/s。

    按照水工技術(shù)規(guī)定，管道流速在1.2 m/s -2.5m/s屬于平均經(jīng)濟(jì)流速的正常范圍，超出這個(gè)流速范圍勢(shì)必引起水頭損失增加、水泵揚(yáng)程增大，電動(dòng)機(jī)功率增大，直接浪費(fèi)電力能源。

    原因二:取水泵并聯(lián)數(shù)量多、水泵供水量達(dá)不到設(shè)計(jì)流量。

    對(duì)于一定的長(zhǎng)江水位，由于主廠房?jī)?nèi)汽輪機(jī)的標(biāo)高不變，所有并聯(lián)水泵揚(yáng)程是相同的，此時(shí)凝汽器水頭損失與循環(huán)水管道損失對(duì)各水泵是相同。但是同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行，水泵總出水量不會(huì)按照單臺(tái)水泵出水量****的數(shù)量疊加。例如：二臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行,水泵實(shí)際出水總流量為190%單臺(tái)水泵流量，三臺(tái)同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行，水泵實(shí)際出水總流量為251%單臺(tái)水泵流量，泵實(shí)際出水總流量存在一定的折減系數(shù)。由于電廠水泵并聯(lián)臺(tái)數(shù)太多，水泵實(shí)際出水量的折減數(shù)很大，以至水泵實(shí)際出水能力不足，造成供水量達(dá)不到供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量。

    原因三:取水泵型號(hào)不一，水泵流量、揚(yáng)程變化步調(diào)不一致，存在明顯地阻滯作用。按照水泵性能曲線圖，在水泵高效運(yùn)行范圍內(nèi)，長(zhǎng)江水位越低，水泵揚(yáng)程越高水泵出水流量越??；長(zhǎng)江水位越高，水泵揚(yáng)程越小水泵出水流量越大。隨著長(zhǎng)江水位漲落改變（夏季洪水位高、冬季枯水位低），水泵揚(yáng)程、流量改變，符合凝汽器冷卻水季節(jié)變化要求。但是二種異型并聯(lián)水泵在相同的揚(yáng)程下，水泵運(yùn)行會(huì)移出各自的“水泵高效范圍”,其工況變化步調(diào)是不一致的。大流量、高流速水泵對(duì)小流量、低流速水泵出水會(huì)造成明顯地阻滯作用，運(yùn)行工況會(huì)發(fā)生改變,水泵實(shí)際出水量達(dá)不到水泵額定出水量,水泵的有用功功率降低，水泵運(yùn)行效率降低，從而影響總循環(huán)水量及發(fā)電機(jī)出力；

    因此，在滿足凝汽器機(jī)組冷卻用水量前提下，循環(huán)水取水系統(tǒng)改造重點(diǎn)側(cè)重于統(tǒng)一水泵型號(hào)、減少水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)；擴(kuò)大水泵出口與岸上供水母管之間聯(lián)絡(luò)管，降低管道流速，減少管道水頭損失，降低水泵運(yùn)行揚(yáng)程，增加水泵供水能力，減少水泵的無(wú)用功率，節(jié)約能量。

4電廠循環(huán)水系統(tǒng)改造核相儀,試驗(yàn)變壓器方法

    基于對(duì)電廠現(xiàn)行的供水系統(tǒng)的缺陷分析，2002年我們提出了電廠循環(huán)水系統(tǒng)的幾種改造方案，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)提高系統(tǒng)的供水量，降低電廠的能耗。

4.1方法一：統(tǒng)一水泵的型號(hào)、增加出水管的管道直徑

    新建一艘3#囤船，在船上安裝三臺(tái)水泵32SH-19A，躉船與岸邊固定管道支架通過(guò)三根DN900的聯(lián)絡(luò)管連接，1#囤船4臺(tái)24SH-18A循環(huán)水泵停止運(yùn)行。取水系統(tǒng)改造后，電廠取水以2#、3#躉船為主，按照6臺(tái)水泵運(yùn)行設(shè)計(jì)(5臺(tái)32SH-19A與1臺(tái)24SH-18A)，夏、冬季水泵運(yùn)行均以32SH-19A為主，只有在運(yùn)行水泵事故或檢修時(shí)24SH-18A作為備用泵投入。

    5取水泵臺(tái)32SH-19A分成二路同型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行。一路管道為二臺(tái)水泵與岸上DN1000循環(huán)水母管相連,水泵實(shí)際出流量為190%單臺(tái)水泵流量,另一路管道為三臺(tái)水泵與DN1400循環(huán)水母管相連, 三臺(tái)水泵并聯(lián)實(shí)際總流量為251%單臺(tái)水泵流量,二路循環(huán)水管道實(shí)際出流量為441 %單臺(tái)水泵流量。

    按照32SH-19A水泵性能曲線圖，當(dāng)水泵揚(yáng)程為H=26.0m時(shí)Q=5000m3/h；當(dāng)水泵揚(yáng)程為H=23.7m時(shí)Q=5400 m3/h, 當(dāng)揚(yáng)程H=20.0m時(shí)Q=6000m3/h,在夏季凝汽器循環(huán)用水*大時(shí)，水泵的揚(yáng)程基本運(yùn)行在20米左右，循環(huán)水泵出流量基本穩(wěn)定在5500m3/h-6000m3/h范圍,按照相同揚(yáng)程水泵流量疊加原理，循環(huán)水泵理論上供水能力將達(dá)到27000m3/h，水泵供水能力可以滿足電廠供水要求。

    32SH-19A水泵配用電動(dòng)機(jī)功率為450KW，24SH-18A水泵配用功率為250KW，工程改造后5臺(tái)32SH-19A工作泵和1臺(tái)24SH-18A備用水泵配用電動(dòng)機(jī)總用電負(fù)荷2250KW；目前2臺(tái)32SH-19A和6臺(tái)24SH-18A水泵運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的總負(fù)荷為2400KW，工程改造后不需要增加6000Kv低壓廠變。

    本方案極大地改善了水泵供水能力和水泵之間相互備用條件，減少了水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)以及水泵、閥門之間切換次數(shù)，降低了循環(huán)水泵的廠用電負(fù)荷，避免了對(duì)現(xiàn)有1#、2#躉船船體、出水聯(lián)絡(luò)管改造尤其是岸邊管道支架加固改造，對(duì)電廠運(yùn)行不會(huì)造成很大影響。

    2#躉船由運(yùn)行2臺(tái)32SH-19A、2臺(tái)24SH-18A工作泵，改變?yōu)?臺(tái)32SH-19A工作泵與1臺(tái)24SH-18A備用水泵，減少了1臺(tái)24SH-18A水泵運(yùn)行，降低了船體自重與船體振動(dòng)，改善了船體**運(yùn)行條件。

    但是電廠必須新購(gòu)買一條囤船，安裝三條出水聯(lián)絡(luò)管、三組鋼桁架與三個(gè)江邊管道支架。而且江邊管道支架必須作樁基處理，承臺(tái)樁必須深入河床底持力層，囤船取水范圍需做拋石護(hù)岸處理。

4.1方法二：供水系統(tǒng)按照水泵型號(hào)分開(kāi)設(shè)置

    2#取水躉船安裝4臺(tái)32SH-19A水泵，躉船與岸邊固定管道支架通過(guò)四根DN900聯(lián)絡(luò)管連接，1#囤船4臺(tái)24SH-18A循環(huán)水泵不變。

    1#、2#躉船8臺(tái)水泵分成二路同型號(hào)并聯(lián)運(yùn)行。一路管道為四臺(tái)24SH-18A水泵與岸上DN1000循環(huán)水母管相連，另一路管道系統(tǒng)為四臺(tái)32SH-19A水泵與DN1400循環(huán)水母管相連。按照水泵性能曲線當(dāng)水泵H=26.0m時(shí)32SH-19AQ=5000 m3/h、24SH-18A Q =2500 m3/h；當(dāng)H=23.7m時(shí)32SH-19A Q=5470m3/h、24SH-18A Q =2950 m3/h；當(dāng)H=20.0m時(shí)32SH-19A Q=6000 m3/h、24SH-18A Q=3100m3/h。由于水泵型號(hào)不一，按照水泵并聯(lián)運(yùn)行相同揚(yáng)程下水泵流量疊加原理，水泵實(shí)際出流量為284%單臺(tái)水泵流量，在夏季循環(huán)用水量*大時(shí)，水泵揚(yáng)程基本運(yùn)行在20米左右，總循環(huán)水流量穩(wěn)定在23912m3/h-25844m3/h范圍內(nèi)，可以滿足電廠2C50+B25+C12四臺(tái)機(jī)組運(yùn)行要求。1#、2#躉船由2臺(tái)32SH-19A、6臺(tái)24SH-18A工作泵改變?yōu)?臺(tái)32SH-19A、4臺(tái)24SH-18A工作泵，改善了水泵供水能力和水泵相互備用條件。

    32SH-19A、24SH-18A水泵配用電動(dòng)機(jī)功率分別為450KW、250KW，循環(huán)水泵改造后4臺(tái)32SH-19A和4臺(tái)24SH-18A運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的總用電負(fù)荷2800KW；比目前2臺(tái)32SH-19A和6臺(tái)24SH-18A水泵運(yùn)行電動(dòng)機(jī)總負(fù)荷2400KW需要增加6000Kv低壓廠變400KW。

    由于2#躉船船體上已承載了二臺(tái)32SH-19A與二臺(tái)24SH-18A水泵，要在船體上布置四臺(tái)32sh-19A水泵，船體自重由32.62噸變?yōu)?0.92噸,所以船體尺寸由原來(lái)29.4mX8.0mX1.8m擴(kuò)大為31.2mx8.5mx1.8m，改善船體**運(yùn)行條件。需要購(gòu)買一條新船。只是2#原有水泵DN600出水管聯(lián)絡(luò)管必須全部改造為DN900聯(lián)絡(luò)管，四條出水聯(lián)絡(luò)管布置二組鋼桁架上，保持原有鋼桁架與江邊管道支架，現(xiàn)有2米鋼桁架因?yàn)殇摴茏灾睾退卦黾有枰庸?，江邊鋼筋混凝土支架也需要加固處理。改造?lián)絡(luò)管與江邊管道支架對(duì)電廠生產(chǎn)運(yùn)行會(huì)造成影響。

5技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：

    方案一：電廠取水以2#、3#躉船為主（新建3#躉船，1#囤船停止運(yùn)行），將極大地改善了水泵供水能力和水泵備用條件，減少水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)、水泵、閥門切換次數(shù)以及廠用電負(fù)荷，同時(shí)避免了現(xiàn)有1#、2#躉船船體、出水聯(lián)絡(luò)管、岸邊管道支架改造，對(duì)電廠運(yùn)行不會(huì)造成太大的影響。3#囤船船體、水泵、閥門、出水聯(lián)絡(luò)管、岸邊管道支架安裝完畢后在岸上與DN1400循環(huán)水管對(duì)接,從技術(shù)方面看可行,經(jīng)濟(jì)方面：設(shè)備與安裝費(fèi)用為273萬(wàn)(見(jiàn)預(yù)算表)。

    方案二：將2#躉船更換成新囤船，以1#、2#躉船取水運(yùn)行為主，水泵供水能力和水泵備用條件有一定改善，但是增加了廠用電負(fù)荷，現(xiàn)有2#躉船船體、出水聯(lián)絡(luò)管尤其是岸邊管道支架加固改造，對(duì)電廠運(yùn)行造成很大影響。與方案一相比影響時(shí)間長(zhǎng),難度大。技術(shù)方面可行,經(jīng)濟(jì)方面：設(shè)備與安裝費(fèi)用為322.67萬(wàn)(見(jiàn)預(yù)算表) 。

  綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較方案一比方案二有優(yōu)越性。

6．結(jié)論：

    老電廠供水系統(tǒng)的改造必須結(jié)合工程的具體情況進(jìn)行分析，按照供水**可靠的原則保證電廠運(yùn)行，同時(shí)節(jié)能降耗，提高水泵的工作效率。對(duì)于處于轉(zhuǎn)型期的老電廠，循環(huán)水系統(tǒng)的改造不可避免，設(shè)計(jì)行業(yè)前景可期。

[1] 參考文獻(xiàn)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》《火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》

作者單位：國(guó)家電力公司中南電力設(shè)計(jì)院綜合設(shè)計(jì)分公司

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