热网循环水泵转速选择研究

李宝锋

(西北电力设计院，陕西 西安 710075)

热网循环水泵转速选择研究

李宝锋

(西北电力设计院，陕西 西安 710075)

热网循环水泵是热电厂热网首站中重要的辅机设备，投资在热网首站辅机中占有相当大的比例。热网循环水泵选用转速的不同，对泵和系统的运行有很大的影响。本文通过对热电厂热网循环水泵不同转速的研究分析，提出热网循环水泵采用低转速驱动方案。

热电厂；热网循环水泵；驱动转速。

1　概述

热网循环水泵是热电厂热网首站中重要的辅机设备，投资在热网首站辅机中占有相当大的比例。热网循环水泵的功率较大，运行费用较高，同时热网循环水泵选用转速的不同，对泵和系统的运行有很大的影响。

热网循环水泵的转速由其驱动设备的转速决定，其驱动设备一般有电动机和背压式小汽轮机两种方式，但电动机和背压式小汽轮机根据现市场情况有高转速和低转速两种类型，本文就是通过对热网循环水泵采用高转速和低转速两种情况的研究分析，提出热网循环水泵选择时也应注意对其转速的选择。

2　热网循环水泵台数

根据《大中型火力发电厂设计规范》GB50660－2011第12.8.3第1条的规定：热网循环水泵不应少于2台，其中1台应为备用，当设置3台以上时，可不设备用。

根据《城市热力网设计规范》CJJ34－2002第7.5.1第5条规定：应减少并联循环水泵的台数，设置3台或3台以下循环水泵并联运行时，应设备用泵；当4台或4台以上水泵并联运行时，可不设备用泵。

300MW及以上机组，按主机的供热抽汽能力及热水泵的容量系列，一般选4台电动机驱动热网循环水泵(配液力耦合器)。

对于背压式汽轮机驱动热网循环水泵，有以下两个方案

(1)设置5台热网循环水泵：4台热网循环水泵采用背压式汽轮机驱动，1台采用电动驱动做启动调试用(配液力耦合器)。

(2)设置4台热网循环水泵：3台热网循环水泵采用背压式汽轮机驱动，1台采用电动驱动做启动调试备用(配液力耦合器)。

本文统一按4台热网循环水泵进行分析。

3　热网循环水泵转速

热网循环水泵的转速由其驱动设备的转速决定，其驱动设备一般有电动机和背压式小汽轮机两种方式。按目前市场情况，驱动热网循环水泵的电动机和背压式小汽轮机转速有2950 rpm和1490 rpm两种。

常规电动机驱动方式，系统简单，运行可靠。同时，由于热网循环水泵电动机功率较大，均为6kV高压电动机，使电气投资增加明显。启动时，启动电流较大，对电气设备有冲击。运行时，厂用电率较高，影响电厂的经济运行指标。在电动机与热网循环水泵中间配装的液力耦合器，液力耦合器的输入轴和输出轴上各有涡轮，两轮中间通过工作油液力传动。通过勺管的动作，调整腔内的工作油油量，以达到调整输出转速的目的。耦合器的效率额定转速下一般为94%，变速条件下，随转速降低而降低。

采用汽轮机驱动，可降低厂用电率，提高电厂的运行指标，又可以实现变速调节，提高热网循环水泵在低负荷运行的效率，减少能量的消耗，同时还可以避免大容量电动机启动电流对电气设备的冲击。但是，采用汽动驱动需要增加小汽轮机及辅助调速润滑油系统等，初投资会增大。而且小汽轮机及辅助系统有一定的检修维护工作量。

对于热网循环水泵而言，2950 rpm的泵效率最高为74%，1490 rpm的泵效率一般在80%左右，最高可以达到85%。由于效率不同，要求泵的驱动轴功率不同，能耗水平也就不同。

高转速泵的效率低，转速高，泵的必需汽蚀裕量为24 m左右。低转速泵的转速低，效率高，泵的必需汽蚀裕量为10 m左右。在热网循环水的热水系统中，高转速泵必需汽蚀裕量大，要求热网回水压力高，泵入口要求压力高。而同容量低转速泵必须汽蚀余量小，要求热网回水压力低，泵入口要求压力低。因此整个热网循环水系统的管网压力曲线高低就不同，低转速泵的管网压力曲线就可以相对低，供水压力也可以相对低，有利于热网系统的运行和管理。

高转速泵的运行状态较差，泵的价格较高。低转速泵的运行状态较好，泵的价格较低。

4　电动机转速

三相异步电动机转速公式为：

式中：n为电机转速，r/min； f为电源频率，在我国为50Hz，p为电机磁极对数；s为转差率。

p=1时，电动机转速为2950 rpm。p=2时，电动机转速为1490 rpm。p=3时，电动机转速为990 rpm。p=4时，电动机转速为740 rpm。p=5时，电动机转速为590 rpm。p=6时，电动机转速为490 rpm。

5　背压式汽轮机转速

目前驱动热网循环水泵的国内已实施的蒸汽型背压式汽轮机有两种转速：一种为3000 rpm高转速背压汽轮机，另一种为1500 rpm低转速背压汽轮机，以下分别对两种转速背压汽轮机驱动热网循环水泵进行说明。

(1)高转速背压式汽轮机驱动热网循环水泵

高转速背压式汽轮机按照大型汽轮机的设计标准和要求来设计制造，效率在70%以上。高转速热网循环水泵效率最高为74%。

(2)低转速背压式汽轮机驱动热网循环水泵

低转速背压式汽轮机按照小型工业汽轮机的设计标准和要求来设计制造，效率在65%左右。但低转速热网循环水泵效率一般在80%左右，最高可以达到85%。

(3) 高、低转速背压式汽轮机驱动热网循环水泵方案优缺点比较

高转速背压式汽轮机的效率高，调速范围在2100～3100 r/min之间，但所配水泵的效率低、轴功率大，需要配较大功率的汽机。水泵必需汽蚀裕量大，对热水泵和整个热网系统运行不利。运行转速高对泵和汽机的设计、制造、安装要求高。

低转速背压式汽轮机的效率低，调速范围在500～1600 r/min，相对调速范围大。水泵效率高，轴功率小，需要配汽机小。水泵必需汽蚀裕量小，对热水泵和整个热网系统运行有利。运行转速低对泵和汽机的设计、制造、安装要求不高。

6　热网循环水泵运行费用比较

(1)电动机驱动热网循环水泵运行费用比较见表1。

表1　电动机驱动热网循环水泵运行费用比较

由表1可以看出，高转速电泵比低转速电泵年运行费多75万元。

(2)背压式汽轮机驱动热网循环水泵运行费用比较见表2。

表2　背压式汽轮机驱动热网循环水泵运行费用比较

由表2可以看出，热网循环水泵采用高转速或低转速背压式汽轮机驱动时其运行综合效率相当，运行费用相当。

由表1和表2运行费用比较可以看出，背压式汽轮机驱动热网循环水泵比电动机驱动热网循环水泵年运行费最少要低424万元。也就是说采用背压式汽轮机驱动热网循环水泵比电动机驱动热网循环水泵每年最少可节约424万元。

7　初投资费用比较

表3　各驱动方式初投资费用比较

由表3可以看出，电动机驱动热网循环水泵比背压式汽轮机驱动热网循环水泵初投资费用低，低转速热网循环水泵比高转速热网循环水泵初投资低。

8　结论

采用背压式汽轮机驱动热网循环水泵约一个采暖期就可收回初投资增加费用，综合效益好。

低转速热网循环水泵初投资低，水泵必需汽蚀裕量小，对热水泵和整个热网系统运行有利。技术经济性优越。

[1] GB50660－2011，大中型火力发电厂设计规范[S].

[2] GB50764－2012，电厂动力管道设计规范[S].

[3] CJJ34－2002，城市热力网设计规范[S].

Determination on Revolution speed of Circulation Pump for Heat Supply Water

LI Bao-feng
(Northwest Electric Power Design Institute, Xi'an 710075, China)

Circulating pumps in heat supply network are important auxiliary equipments in the heat supply station, and the investments of the pumps occupies a large percentage of the auxiliary equipments. Selection of different speeds of the circulating pump has a big impact on the operation of the system. This paper analysises the different driving speed of revolution of circulation pump for heat supply water, conclusion is drawn that lower speed is suitable for these pump.

thermal power plant; circulation pump for heat supply water;d riving speed of revolution.

TM621

B

1671-9913(2016)05-0044-03

2015-06-17

李宝锋(1964- )，男，陕西宝鸡人。高级工程师，主要从事火力发电厂设计。