热能输电站泵及风机并联运转的性能剖析

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-09 阅读:125

  1联合运行的方式由并联和串联两种。现用图解法分别对联合运行的两种方式进行其各自特性的分析。

  2并联运行方式的特性分析

  两台或两台以上的泵与风机并列的向同一条管道系统输送流体的运行方式为并联运行。并联的目的主要是为了提高系统的流量,适应流量的大幅度变动,改善泵与风机装置工况调节的灵活性和运行的可靠性。热力发电厂中的凝结水泵、锅炉给水泵、循环水泵等主要泵以及引、送风机等主要风机均采用并联的运行方式。

  根据泵与风机型号是否相同、管道布置是否对称,以及吸水液面水位是否相同等,并联运行可以有不同的形式。但在工程实际中,取同型号、同吸水面且管道对称布置的泵与风机并联运行的方式为普遍。下面就以这种并联方式为例进行分析。

  2. 1并联运行工况分析

  1为同型号、同吸水面且管道对称布置的两台泵的并联运行情况。根据并联管道的工作特点,两并联支管的能头损失相等,且各并联支管的流量也相等,各为总管流量的一半。所以,两并联泵联合运行时的总性能曲线应由两参与泵的性能曲线迭加而成。

  1中,曲线、为同型号的两参与泵的性能曲线,曲线(+)为两泵并联运行时的总性能曲线,曲线CE为泵装置的管道特性曲线。并联运行的工作点应是总性能曲线(+)与管道特性曲线CE的交点M ( qVM, H M)。单泵运行时,工作点则为D.它是曲线、与曲线CE的交点。过M点作平行于横坐标轴的等能头线,相交于曲线、的点B则为两泵并联运行时每台泵的实际工作点。

  分析上述三个点M、B及D,由相互关系可得到并联运行的特点:

  a.每台泵的实际扬程相等,且等于并联输出的总扬程,即HB= HM.

  b.并联输出的总流量等于每台泵实际输出流量之和,即qVM = 2qV B.

  c.两泵并联后输出的总流量要比每台泵单独运行时的流量大,即qVM> qVD;但每台泵并联运行时的实际输出流量要比它原来单独运行时的流量要小,即qVB< qVD。所以,两泵并联所达到的流量,要比每台泵单独运行时的流量之和要小,即q VM<2qVD。由此可以推知:并联运行的泵,台数越多,其总流量增加率越小。也就是说,各台泵并联后实际的流量输出较它原来单独运行时的流量输出减小越明显。比较1中曲线CE与CE还可以看出,管道特性曲线越陡者,甭并联装置的总流量增加的比例越小。所以,并联泵与风机装置,其管道特性曲线以平坦形为有利。

  d.两泵并联后的扬程较单泵运行时的扬程要高一些,即HM> HD。这是因为并联后各台泵的实际流量较单泵运行时流量要减小,相应的损失减小,导致实际输出扬程有所增加。

  但就离心泵而言,并联后各台泵的实耗轴功率要较单泵运行时减小。

  所以在选泵时,应考虑仅单泵运行时,扬程能否满足系统对能头的要求;而在选配电动机时,其容量则应根据各台泵单独运行时的功率值来配置。

  风机的并联运行也具有上述的类似特点。

  2. 2并联运行应注意的问题

  a.并联运行的可能性。泵与风机的并联运行,是基于能头范围比较接近的基础上。1中所示的是同型号泵并联运行。两泵的qV - H曲线完全重合,并联后每台泵都能正常运行。2所示的是不同型号的泵并联运行。2( a)为qV - H性能曲线相差不大的两台泵并联运行。2( b)为qV - H性能曲线相差过大的两台泵并联运行。2( a)表明,性能相差不大的泵并联时,唯有联合工作点M落在临界点K右侧的总性能曲线上时,两台参与泵才能正常运行。当M点与K点重合时,泵将不输出流量,仅空转而已。若工作点移至临界点K的左侧< 2( a)中的K点>时,仅有泵运行,且还有一部分流量倒流到泵中。称这类并联为不完全并联(或局部并联)。2( b)表明,当性能差异极大的泵并联时,由于两参与泵的扬程相差太大,泵任一工况点的扬程都大于泵的起始扬程,以至于一旦泵参与运行,泵就会出现倒流现象。似这类并联实际上不可能联合运行。

  综上所述,泵与风机的并联运行,应尽可能使各台泵与风机为同型号。若必须采用不同型号时,也必须选性能曲线相差不大的泵与风机并联运行。

  b.并联运行的稳定性。具有陡尖形流量与能头性能曲线的泵与风机运行时可能会出现工作不稳定现象。3给出了一台陡尖形性能曲线的泵与另一台稳定性能曲线的泵并联工作的情况。此情况下,联合运行的总性能曲线(+)也呈现出陡尖形状。这说明,当工作点M处于K点的右侧时,即qVM> qVK,并联运行具有稳定性。但当工作点(如图中K点)扬程高于泵死点扬程时,泵参与并联运行的工作就不稳定,或工作在a1点、a2点,流量出现大幅度变化,随之会产生噪音和振动。因此,为保证并联工作的稳定性,应尽量采用具有稳定性能曲线的泵与风机并联运行。若必须有陡尖形的泵与风机并联运行,则必须对工作区域严加限制,保证联合工作点始终落在稳定区段之内。

  c.并联运行的经济性。为保证并联运行的经济性,泵与风机并联的台数不能过多,以免使总流量的增益率过小。同性能的泵与风机的并联,在充分发挥各台泵与风机的能力方面远比不同性能的泵与风机并联要好,可以避免仅部分泵与风机运行或完全不能并联运行的浪费设备和动力的情况。此外,并联运行的泵与风机装置,应配以较平坦特性曲线的管道系统,以获得较大的流量增益率。

  2. 3应用实例

  某离心泵性能曲线如4所示。离心泵并联计算当管道特性曲线方程分别为H c= 40 + 15q v 2及Hc= 40+ 100q v 2时,两台同型号的泵并联运行及三台同型号的泵并联运行时,计算管道中流量增加的百分数分别为多少。

  根据并联运行的泵,其总性能曲线等于同一扬程下流量的迭加这一特点,分别绘制出如的两台同型号的泵并联运行的总性能曲线(+)和三台同型号的泵并联运行的总性能曲线(+ )。由管道特性曲线方程H c= 40+ 15q v2及H c=40+ 100qv2,分别列出计算表在4上按( qv, Hc)坐标定点位后,分别绘出两管道特性曲线1和2.由管道特性曲线与泵性能曲线相交的工作点(查4),得出相应的如中的数据表。

  由以上结果可以看出:并联工作的参与泵越多,流量增益率越小;管道特性曲线越陡,流量增益率越小。

  3串联运行方式的特性分析

  流体依次通过两台或两台以上的泵与风机向管道系统输送流体的运行方式称为串联运行。串联的主要目的是增加系统的能头,提高流体的能量。

  多级泵实际上就是多个泵的串联运行。随着水泵制造工艺的提高,目前生产的各种型号水泵的扬程基本上已能满足实际生产的需要,串联运行方式一般很少采用。在大型火电机组的给水系统中,为了提高给水泵的转速和泵的抗汽蚀性能,常采用前置泵与给水泵的串联运行;在凝结水系统中,考虑到到除盐装置的受压情况,则采用凝结水泵与前置泵的串联运行。

  若要提高输送气体的压力,则可按要求选用高压离心风机、鼓风机乃至压缩机等不同型式的风机。

  所以极少采用风机串联运行。特别是热力发电厂中输送气体的风压都不大,使用的送风机和引风机均属于中低压通风机,无须作串联运行。

  在热力发电厂的实际生产过程中,泵的串联运行大多为不同型号泵的串联,故我们以不同型号的两台泵串联运行为例进行分析。

  3. 1泵的串联运行工况分析

  5为两台不同型号泵串联运行的情况。5中曲线为泵的q v- H性能曲线,曲线为泵的qv- H性能曲线, CE为管道特性曲线。5表明,当串联运行时,水将以同量依次流过各参与泵,并且在流经各泵时不断被提高能量。

  所以,串联运行时的总性能曲线等于同量下各参与泵的扬程迭加。5中曲线(+)即为两台泵串联运行时的总性能曲线。

  串联运行时,装置的工作点就是总性能曲线(+)与管道特性曲线CE的交点M.曲线、曲线分别与管道特性曲线的交点D1、D2,则是泵和泵各自单独运行时的工作点。过M点作与纵轴相平行的等流量线交曲线和的点C1、C2,则分别为串联运行时各台泵的实际工作点。

  分析5中的上述三个工况点M、C、D,可以得到泵串联运行的特点:

  通过各台泵的流量相等,就是装置输出的实际流量,即qvC1= qvC2= qvM.

  装置所提供的总扬程等于各台泵的扬程之和,即HM= HC1+ HC2.

  两泵串联后所提供的总扬程大于各台泵单独运行时的扬程,即HM> HD 1, HM> HD 2。装置的总输出流量分别大于各台泵单独运行时的流量,即q vM>qvD 1, qvM> q vD2;而且,泵装置的管道特性曲线越平坦(5中的曲线CE),则流量增加的越多。

  3. 2泵串联运行时应注意的问题

  a.由于串联的泵装置要比各台泵单独运行的流量大些,因此好采用同型号的泵串联运行,并且装置的管道特性曲线宜陡一些,以避免出现容量较小的一台泵过负荷现象。

  b.流体流经串联运行的泵组时,其扬程随各台泵顺次逐级的提高,所以要求串联在后面的泵应有较高的强度,以免损坏。

  c.串联泵组的启动,应采用在全关出口阀门的情况下顺序逐台启动,即启动前面的级泵(进水压力低的一台),待运转正常后打开该泵的出口阀门,然后再启动后面的一台,待运转正常,后打开第二台的出口阀门。这样做的目的在于避免启动电流过大,不使电动机过载。

  d.由5可以看出,唯有当串联泵装置的工作点M落在临界点K的左边(即q vK> qvM)时,才真正起到串联运行的作用。因为M点移至K点时,泵的扬程已为零。它要么成为泵吸入侧的阻力(若泵在泵之前),要么成为泵压出侧的阻力。

  若是前面一种情况,会导致泵的吸入条件恶化,甚至会引起泵内发生汽蚀;若是后面一种情况,则非但不增加扬程,反使泵组的扬程比泵单独运行的扬程还要小。这两种情况都会造成多用了设备却无益而有害的结果。而且,当qv> qvK时,上述情况更为严重。所以,不同型号的泵串联在一起工作时,应严格限制工作范围,以保证各台泵都能发挥其工作能力。

  4结论

  热力发电厂泵与风机的选型、布置及系统优化性设计方案对发电机组的运行安全性、经济性、稳定性等至关重要。对热力发电厂泵与风机联合运行特性的分析,我们可以从中得到相对更加合理、高效的选型、布置及系统优化性设计方案,以保证热力发电厂机组泵与风机等辅机的安全、经济、稳定运行。

标签: 并联
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