1改造方案的选择
降低液力耦合器滑差率,有2种方案可供选择:
1)对给水泵叶轮进行车削,降低给水泵在原有工作转速下的压头和流量。当需要达到原有的压头和流量情况下,就必须提高给水泵(热泵)的工作转速,从而达到降低液力耦合器滑差率的目的。
2)对液力耦合器进行改造,减小液力耦合器增速齿轮的传动比,这样就可以降低泵轮转速,使液力耦合器输出端的转速与给水泵满负荷工况下的工作转速接近,从而达到降低液力耦合器滑差率的目的。
对比以上2种方案,第1种方案投资小,风险较低,但计算比较困难。第2种方案投资较大,风险较高,但能够计算出改造后给水泵的运行参数。经过综合比较,我们终选择投资较小,风险较低的第1种方案,即对给水泵叶轮进行车削。
2改造效果理论测算
采取几种不同的方法对改造后的给水泵节能效果进行理论测算。
2.1根据液力耦合器效率进行计算
1)车削叶轮前液力耦合器效率:
2)车削叶轮后液力耦合器效率:
3)车削叶轮前后功率损失差值
2.2根据液力耦合器功率损失进行计算
2.3根据能量平衡的方法进行计算
根据液力耦合器的理论,其在工作中的功率损失终全部转变为热量,这些热量一部分通过液力耦合器的零部件,壳体向周围散热,绝大部分加热了工作液体,使工作液体温度升高,因此通过测定工作油冷油器和润滑油冷油器的温升,就可以知道液力耦合器的功率损失。因为测定油的流量比较困难,通过测量冷却水的流量来计算其换热量的大小,也可以间接知道液力耦合器的功率损失。用机组在220MW负荷下的工况和在190MW负荷下的工况作对比.
前2种方法计算出的结果偏小,主要有以下原因:
1)在机组带同样的220MW负荷工况下与机组分别带220MW,190MW工况时,由于后者液力耦合器的输入功率下降(220MW大约为4250kW,而190MW时大约为3900kW),在液力耦合器效率同样下降的情况下,其功率损失值也小些,如果以液力耦合器效率下降4计算,其功率损失值偏小14kW.
2)以上计算没有考虑通过液力耦合器壳体等部位向外的散热量。
因此,如果通过叶轮车削,给水泵转速由4650 r/min升至5000r/min,滑差率减少6.6,功率损失应该在200kW左右。
实际上,好的方法是通过计算在不同的滑差率下液力耦合器的效率,然后按照其输入功率计算功率损耗差值。但这种方法需要测定前置泵,给水泵,电机的轴承等部位所产生的摩擦损失,基于现实条件,很难做到,因此采取以上的计算方法来估算还是比较可行的。
比较以上3种计算方法可知,如果能够知道工作油流量和润滑油流量,采用能量平衡法比较合适。
几种方法虽然计算上都有误差,但通过估算可以预测出柳电公司给水泵车削叶轮后液力耦合器的功率损失至少可减少约200kW,节能效果显着,经济效益非常可观。
3改造的实施过程
1)对给水泵芯包进行解体,在解体过程中,每拔出一级叶轮之前,测量和记录泵轴的串动量,作为以后回装过程的参考数值。叶轮全部拔出来以后,对泵轴的弯曲度进行测量。
2)测量每一级叶轮的叶片顶端外圆直径,作为车削后的尺寸对照依据,然后对叶轮的叶片顶端进行车削,但注意不能将叶轮两个侧面的盖板的外圆车掉,否则会改变叶轮与导叶之间的径向间隙,从而造成叶轮顶部串水,使给水泵内部功率损失增大,给水泵的出力和效率都会降低。每一级叶轮的叶片顶端车削量为7mm,即叶轮顶端外圆直径减少14mm(此车削量是由沈阳水泵厂根据我公司提供的参数计算得出)。
3)将车削好的叶轮清理毛刺后逐级套装回泵轴,测量每一级叶轮的晃度值做为参考数据。对套装好的给水泵转子做低速动平衡试验,对不平衡量进行打磨处理,直至动平衡试验合格为止。重新测量各级叶轮的晃度值,对比试验前的数值应一致。
4)将做好动平衡的转子叶轮再一次拔出,与导叶一起进行总装。每回装一级叶轮必须测量一次泵轴的串动量,并与解体时测量的串动量进行对比,数值应当一致。如果数值不一致,说明叶轮套装没有到位,应将该级叶轮重新拔出,然后再重新套装,直至合格为止。
5)叶轮套装完成后,将平衡鼓,机械密封,推力盘,轴承座,推力瓦,支持轴瓦等部件逐一回装。用总装好的芯包装入给水泵泵壳内,按要求找正给水泵与液力耦合器的转子中心,液力耦合器与电机的转子中心,前置泵与电机的转子中心,接好油管道与机械密封冷却水管道及给水泵中间抽头管道。
6)将给水泵再循环门进行换型,更换为密封效果更好的美国沃克球阀,消除给水泵再循环门的内漏,防止因给水泵再循环门内漏降低给水泵的效率。
4改造后的效果
机组运行以后,对经过改造的1A号,2B号给水泵进行测试,在满负荷工况下,因液力耦合器滑差率减小,功率损失减少,1A号,2B号给水泵电机输出功率比改造前降低了340kW.按上网电价0.3元计算,机组满负荷运行40多天即可收回成本,投资回收期很短。如机组每年运行时间按5000h计算,则每年节电170×104 kW.h,按0.3元/kW.h的上网电价(税后)算,每年收益51万元,节能效果非常显着。
5结语
柳州发电公司采用车削给水泵叶轮的方法,提高给水泵的工作转速,降低液力耦合器的滑差率以减小其功率损失,从而达到节能降耗的目的。在1A号,2B号给水泵上取得了成功后,现已将公司全部的给水泵(4台)均进行了改造。改造后的各台给水泵运行状况均十分稳定,提高转速后流量,振动,油温等各项运行参数均一切正常,在保证设备安全运行的条件下,达到了节能降耗的效果。事实证明,采用车削叶轮这种方法进行给水泵的节能改造是行之有效的。