第三热电厂矿区热网北路系统运行分析及改造

郑素瑞

（阳泉煤业（集团）股份有限公司发供电分公司检修工区，山西阳泉045000）

0 引言

阳煤发供电分公司第三热电厂矿区热网北路系统接带近300万m2的供暖面积，配置4台循环水泵，其中1#、2#、3#泵型号为14SH-6Z，设计流量为1 150 m3/h，设计扬程为140 m，电机功率为710 kW，1#泵设计为工频运行，2#、3#泵设计为变频一拖二运行；4#泵型号为OS300-560B，设计流量为850 m3/h，设计扬程为140 m，电机功率为450 kW，设计为工频运行。同时配置4台管壳式换热器，换热面积为300 m2、220 m2各两台。

1 系统运行存在的问题

系统运行时，需要投运换热面积为220 m2和300 m2的换热器各一台，启动设计流量为1 150 m3/h的水泵两台，其中工频、变频各一台。如果1#泵工频运行、2#泵变频运行，从运行工况分析，主要存在以下问题：

（1）仅1#泵（工频）运行，出口门开度约1/4时，轴承部位振动值达10丝以上，运行电流达到额定值（81 A）。调整出口门开度约1/5时，振动有所下降，但出口逆止门频繁动作，系统流量最大1 500 m3/h，满足不了供暖需要，且电耗大。

（2）仅2#泵（变频）运行，轴承部位振动值均在5丝以内，运行非常稳定。但流量最大1 800 m3/h，同系统需求流量2 200 m3/h还有一定差距。

（3）1#泵（工频）、2#泵（变频）并列运行，1#泵出口门开度约1/5，2#泵频率维持45 Hz，系统流量能够达到2 300 m3/h，供暖效果能够满足要求，但系统运行稳定性和经济性下降，厂用电率升高。

通过对上述问题的分析，我们将对1#泵的叶轮进行车削改造，降低其扬程，使其能够与变频泵并列运行，提高系统运行的可靠性和经济性。

2 改造可行性分析

由涡轮机工作理论可知，在转速不变的情况下，改变叶轮直径可以达到调节扬程的目的。由此，我们将通过计算确定叶轮的最佳直径。

实际运行中，1#泵工频运行出口压力最高为0.75 MPa，最低为0.55 MPa，因此我们将泵的扬程分别设定为80 m和60 m进行如下计算：

（1）已知：泵的设计扬程H=140 m，叶轮设计直径D=660 mm，则当H1=80 m、H2=60 m时，D1、D2分别为多少？

根据公式：H1/H=（D1/D）2，求得D1=499 mm；

根据公式：H2/H=（D2/D）2，求得D2=432 mm。

（2）已知：泵的设计流量Q=1 150 m3/h，叶轮设计直径D=660 mm，则当D1=499 mm、D2=432 mm时，Q1、Q2分别为多少？

根据公式：Q1/Q=D1/D，求得Q1=870 m3/h；

根据公式：Q2/Q=D2/D，求得Q2=753 m3/h。

（3）已知：泵的配用功率N=710 kW，叶轮设计直径D=660 mm，则当D1=499 mm、D2=432 mm时，N1、N2分别为多少？

根据公式：N1/N=（D1/D）3，求得N1=307 kW；

根据公式：N2/N=（D2/D）3，求得N2=200 kW。

根据上述计算对比，当叶轮直径为499 mm时，泵的扬程能达到运行要求，且泵的流量与设计值最为接近，经过综合考虑，我们留出15%的裕量，将叶轮直径确定为580 mm。按照以上公式校核，能够得出对应的扬程为108 m，流量为1 010 m3/h，配用电机功率为482 kW。

从以上数据能够看出，叶轮直径由660 mm降至580 mm后，泵的扬程、流量、配用功率均有所下降，但与变频泵并列运行的工况是否稳定、能否满足供暖要求还需通过试验来检验。

3 改造效果检验

为了确定1#泵的最大流量、1#/2#泵并列运行的最大流量以及系统运行是否稳定，我们进行了调整试运，具体情况如下：

1#泵停运，2#泵变频运行，出、入口门全开，频率42 Hz，电流45 A，系统流量1 650 t/h，轴承部位振动值如表1所示。

表1 轴承部位振动值1 单位：丝

启动1#泵，入口门全开，出口门开启约1/5，电流40 A；2#泵频率42 Hz，出、入口门全开，电流45 A；系统流量为2 050 t/h；两台泵运行稳定，轴承部位振动值如表2所示。

表2 轴承部位振动值2 单位：丝

运行稳定后，保持2#泵频率不变，缓慢开启1#泵出口门至全开，电流最大为54 A，系统流量为2 308 t/h；两台泵运行平稳，轴承部位振动值如表3所示。

运行稳定后，1#泵运行工况保持不变，逐渐增加2#泵频率。当2#泵频率升至45.5 Hz时，系统流量、压力变化不大。

表3 轴承部位振动值3 单位：丝

由以上试验得出1#、2#泵并列运行时，系统最大流量为2 308 t/h。

运行稳定后，1#泵运行工况保持不变，逐渐降低2#泵频率。当2#泵频率降至10 Hz时，系统流量降至1 373 t/h。之后，维持1#泵运行工况保持不变，缓慢关闭2#泵出口手动门至全关，系统流量升至1 827 t/h。1#泵轴承部位振动值如表4所示。

表4 轴承部位振动值4 单位：丝

由此得出1#泵单独运行，系统最大流量为1 827 t/h。

另外，从试验过程中流量变化情况还得出1#、2#泵并列运行，当2#泵频率降至28 Hz时，2#泵出力基本降至0；当2#泵频率低于28 Hz时，系统流量将低于1#泵的最大流量。这也说明如果1#、2#泵并列运行，2#泵的频率不能低于28 Hz。

4 结论

（1）1#泵叶轮车削后，无论是单台泵运行还是与2#泵并列运行，逆止阀频繁动作、出口门不能全开的问题已经得到解决，轴承部位的振动值大大降低，运行稳定性大大提高。

（2）1#泵叶轮车削后，工频运行最大电流为54 A，比改造前的80 A下降了26 A，每天可节电约3 200 kW·h，整个供暖季能够节电约48万kW·h，如果按0.5元/kW·h计算，整个供暖季能够节约24万元，经济效益明显。