摘要：电厂给水泵组耗电量约占机组厂用电的30％左右，热电厂对给水泵液力耦合器齿轮进行优化，以提高液耦运行效率，辅以霍拉阀更新降低厂用电率。液耦经改造运行168h后，通过在给水泵试运中采集相关数据，保证改造完成后的液耦顺利投入运行。通过改造前后数据对比，超过预期效果。
关键词：齿轮优化；厂用电率；
引言
热电厂现有2台135MW机组，每台机组分别有两台100%额定容量的电动给水泵（德国福伊特R17K.2E型耦合器，上海电机3800kW）。正常运行时为一用一备，机组满负荷运行期间给水泵最大流量420-440t/h,最大出口压力在16-17MPa左右。液力耦合器勺管开度在65%-68%之间，输出转速（给水泵实际转速）在4400-4500r/min之间。
电动给水泵组是机组的重要辅机，更是厂用电耗电大户，给水泵耗电量约占机组厂用电的30％左右。按电力行业规定，给水泵容量的选择都是根据机组MCR（最大连续）工况来确定BP点，确保机组长期运行后仍能维持MCR（铭牌或经济）出力，并为给水泵从静止状态进入正常运行工况提供足够的启动动力。
给水泵液力耦合器的选择是根据电机和给水泵的参数来确定，一般机组在设计时会对给水泵和电机的参数逐级放大，导致我们选择的电机和给水泵比实际所需功率大，这就造成调速液力耦合器实际的输出速度将会偏离所设计的输出速度，调速型液力耦合器的功耗最大点在设计转速的66％这点上，这直接导致耦合器长期在功耗转速（最大功耗约为设计转速的66％）附近运行，能耗增大，造成耦合器的工作油及润滑油的油温升高，从而影响液力耦合器的经济、安全稳定运行。
霍拉阀（最小流量阀）是给水泵的重要保护设备，主要作用在给水泵启动和小流量工况下提供一定的流量，防止给水泵因流量不足以及除氧器水温过高导致实际气蚀余量小于必需气蚀余量产生气蚀现象，损坏给水泵叶轮、导叶等部件。最小流量阀内漏时会有一部分流量由再循环管道回到除氧器。这种工况下，给水泵会持续以高能耗运行，从而导致热电厂厂用电率的提高。同时最小流量阀内漏也容易造成锅炉给水流量不足，汽包频繁液位波动调整困难，严重时会导致锅炉干锅造成机组非停。热电厂霍拉阀自2006年投运至今，霍拉阀本体及再循环部分出现内漏现象，具体表现为给水泵电流由原来的390A上升至430A左右，关闭再循环管道手动门电流可下降至405A。中间进行了多次研磨，因密封面磨损严重不具备研磨价值，最终电机电流涨至440A。
本文针对给水泵液力耦合器长期在功耗转速附近运行以及霍拉阀内漏引起的给水泵组能耗大的问题，提出两部分技改内容：1、液力耦合器齿轮优化项目；2、霍拉阀更新项目。
第一部分 液力耦合器齿轮优化改造项目的前期准备
一、项目改造的基本思想
针对液耦存在的长期在功耗转速附近运行问题，VOITH的专家提出了对液力耦合器进行齿轮优化节能改造，通过对热电厂提供的最近几年在不同负荷下的运行参数的计算，同时参照给水泵的运行曲线，VOITH公司对液力耦合器的齿轮传动比进行重新设计。液力耦合器的齿轮原传动比为：115/66，最大输出转速为5100r/min。改造后的齿轮传动比为：93/59，最大输出转速: 4650r/min。即通过降低液力耦合器的设计转速，使液力耦合器运行在远离功耗最大的区域，使耦合器的整体效率提高，在维持原有给水泵转速的情况下，大大降低耦合器本身的功率损失。
二、改造部位
该节能技改项目通过更换液耦泵轮、大小齿轮组实现，单台液耦齿轮优化所需备件为输入齿轮副一套，包含下面的零件：01、输入轴，输入轴大齿轮；02、小齿轮轴，小齿轮；03、 泵轮，泵轮壳，即图示标红区域。
三、技改前的准备工作
1、技改前的数据采集
基于液力耦合器的原理和电厂实际的运行数据，经技术专家采集1#汽轮机组2#给水泵运行数据，并经过实验室内仿真计算，其节能效果详见下图：
表一 实验室中的节能图
表二 节能数据表
表二中的节能数据来自于表一的节能数据图，按照理想状态下，两台机组给水泵为满负荷运行。为方便节约电能数据的计算，运行总时间按照7000小时进行计算，满负荷小时数为5800小时，100%-90%负荷运行小时数为700小时，90%-65%负荷运行时间小时数为300小时，65%负荷以下运行小时数为200小时，每年可节省电量为2409600kwh,日耗电量可节省8261.39kwh。每kwh按照0.4元计算，每年节省的费用为963840元（一台机组的两台液耦全部改造）。
第二部分、液耦技改项目项目及霍拉阀更新项目的实施
热电厂于2017年9月批准实施液耦齿轮优化改造项目、液耦大修项目及霍拉阀更新项目，在2018年2#机组4月份检修期间在1#给水泵组上将三者合并实施。
液耦优化改造后，液耦原有输出转速及勺管开度发生变化将对DEH控制系统产生影响，参照原有负荷曲线将出现重大偏差。对此需通过试转给水泵、液力耦合器以获得液耦勺管开度、输出转速、压力、流量等参数，以此参数编制给水泵的流量特性曲线，然后通过该特性曲线来配置给水泵自动运行中的参数调整。
1、液力耦合器试转及重要参数采集
1.1 1#给水泵液耦空载试转及数据采集
1）、启动前的准备工作
2）、在液耦输出轴上安装转速测量仪，测量液耦空载状态下的转速；
3）、启动1#给水泵液力耦合器，缓慢调整勺管位置（从0-90%结束）记录检查液力耦合器及增速齿轮各轴承的温升及振动是否正常。若一切正常，则液力耦合器单独试运转结束。
4）、停运1#给水泵液耦，启动辅助油泵，给水泵断电。
5）、通知检修人员连接液耦与泵体联轴器。
1.2 2#给水泵流量特性曲线数据采集
1） 通知锅炉运行人员缓慢降低机组负荷（2#给水泵勺管挂自动）；
2） 负荷由满负荷逐渐降低至50MW（降负荷速率不得超过10MW/次），记录主汽流量、汽包液位以及2#给水泵转速、勺管开度、出口压力、给水流量；
1.3 1#给水泵试运转
1) 各项检修及启动前的准备工作完成后，点击启动按钮启动给水泵，记录启动电流。
2） 启动正常后，调整勺管位置（每次调整刻度值增加10%），在1#泵出口压力与2#泵出口压力相差0.5MPa时，测量记录液耦、给水泵前后轴承温度、振动、泵体转速、出口压力、给水泵电流。检查1#给水泵各参数正常，确认可投入运行且保证锅炉给水正常，缓慢调整降低2#给水泵勺管开度，根据汽包液位调整1#给水泵勺管，待汽包液位平稳后1#给水泵勺管挂自动。
3）2#给水泵勺管开度缓慢调整至零，2#给水泵空负荷运行，1#给水泵投入运行。
1.4 1#给水泵流量特性曲线数据采集
1） 通知锅炉运行人员缓慢提升机组负荷（1#给水泵勺管挂自动）；
2）负荷由50MW逐渐提升至满负荷（升负荷速率不得超过10MW/次），记录主汽流量、汽包液位以及1#给水泵转速、勺管开度、出口压力、给水流量；
2#机1#给水泵液力耦合器试运记录
3）负荷升至满负荷后，1#给水泵各参数正常，汽包水位平稳，停运2#给水泵，2#给水泵投入备用。
2、试运行工作结束后，记录以下数据：
3、霍拉阀的更换工作
机组检修期间，将2#机1#霍拉阀进行整体更换。
第三部分 设备改造效果验证
2#机1#给水泵自5月11日开始运行至今，该泵在运行过程中各项参数正常。现就其运行168小时参数进行对比，对比时间为2#机组停机前1#给水泵运行较为平稳的3月8日至14日以及启机后较为平稳的5月14日至20日。数据如下：
由以上数据对比看出，由于主要影响给水泵电流、转速、勺管指令的参数为给水流量（机组根据锅炉汽包水位自动调节给水流量），在改造前后锅炉产汽量相近、给水流量相近的情况下，给水泵转速比较接近，给水泵液耦改造前后，勺管开度较之前升高了10%，给水泵日耗电量较改造前降低了11016 kwh，给水泵单耗较改造前降低了0.9 kwh/t。
相比实验室里测算的节能数据：单台给水泵日耗电量可节省8261.39kwh，该项目降低耗电量更多，出现了较大的偏差。其原因为：2#机组1#给水泵霍拉阀在改造前内漏严重，试验室的数据来源也是在霍拉阀内漏严重期间所采集。此次在2#机组检修期间，将1#给水泵的霍拉阀进行了更换，多出的节省的耗电量2754.61kwh为更换霍拉阀的结果。
结束语
综上所述，液力耦合器齿轮优化项目、液力耦合器大修项目以及霍拉阀更新项目在热电厂给水泵组上面的改造超出了预期效果，且节能效果显著。按照给水泵日耗电量较改造前降低了11016kwh，年运行时间7000h，网购电价每千瓦时0.4元计算，每年节省的费用为1285200元（一台机组的两台液耦全部改造）。
参考文献:
1、《汽轮机运行与检修技术》孙为民，关红只，乔永生编著
2、《电厂汽轮机》孙为民，杨巧云主编
3、《汽轮机设备及运行》李建刚主编
论文作者:杨永柏,段可宁,薛守攀,路海波,吴瑞琼,王国平
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/10
标签：给水泵论文; 耦合器论文; 转速论文; 机组论文; 液力论文; 流量论文; 齿轮论文; 《电力设备》2019年第3期论文;