大型電站施工鍋爐循環(huán)水泵運(yùn)行問(wèn)題的分析及處理

曹斌芳

(中建二局第二建筑工程有限公司,廣東 深圳 518000)

1 概 述

某大型電站地處寒冷地區(qū),施工工期(5年左右)及每年冬季施工時(shí)間(每年210 d)較長(zhǎng),為了加快工程建設(shè),現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了為施工提供集中供熱的鍋爐房。鍋爐在電站換熱站未投運(yùn)前向生活區(qū)及廠區(qū)供熱,由于現(xiàn)場(chǎng)總體安排,施工過(guò)程中可能需要鋪設(shè)臨時(shí)供熱管道為廠區(qū)進(jìn)行供熱。系統(tǒng)示意見(jiàn)圖1。

圖1 供熱系統(tǒng)示意

在運(yùn)行期間初期,循環(huán)水泵電機(jī)出現(xiàn)超流現(xiàn)象,后期出現(xiàn)循環(huán)水泵揚(yáng)程不足,下文針對(duì)循環(huán)水泵出現(xiàn)的問(wèn)題,從管網(wǎng)的系統(tǒng)阻力、泵的參數(shù)及方案設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行重點(diǎn)分析。

2 存在的問(wèn)題分析及解決方案

2.1 電機(jī)超流

采暖初期,運(yùn)行過(guò)程中循環(huán)泵實(shí)際流量偏大,存在電機(jī)超流現(xiàn)象,經(jīng)初步分析可能為循環(huán)水泵的揚(yáng)程或流量大于實(shí)際需要的流量和揚(yáng)程,尤其是當(dāng)揚(yáng)程大于實(shí)際所需揚(yáng)程時(shí),超流現(xiàn)象明顯[1]；而施工初期由于部分廠房未完工,一次網(wǎng)的輻射半徑小,熱負(fù)荷小,管網(wǎng)阻力較小,造成泵低效點(diǎn)運(yùn)行,軸功率偏高,可能會(huì)造成電機(jī)超流。由圖2可知：施工期間,管路特性曲線由曲線3逐漸變?yōu)榍€1,A點(diǎn)即為設(shè)計(jì)工況下泵的運(yùn)行點(diǎn),B點(diǎn)即為初期泵的實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn),因此,實(shí)際工作的泵的流量Q2大于額定工況Q1,造成泵運(yùn)行實(shí)際功率大于額定功率。

圖2 管網(wǎng)和泵的阻力特性曲線

另一個(gè)可能的原因?yàn)樗玫娜~輪直徑偏大造成[2],根據(jù)葉輪幾何尺寸與揚(yáng)程及功率的關(guān)系[3]：

(1)

(2)

(3)

式中:H為揚(yáng)程,m；

P為軸功率,kW；

D為葉輪直徑,mm。

可見(jiàn),如果對(duì)泵的葉輪進(jìn)行切削,可有效降低泵的軸功率,但同時(shí)也降低了泵的流量和揚(yáng)程。鑒于此,由于供熱管路還未達(dá)到設(shè)計(jì)狀態(tài),應(yīng)謹(jǐn)慎采用減小葉輪尺寸的方案。

綜合考慮各種因素,初期采用增加臨時(shí)節(jié)流孔板的方案進(jìn)行阻力調(diào)節(jié),基本滿足運(yùn)行,但在后期管網(wǎng)依然出現(xiàn)電機(jī)超流的問(wèn)題,經(jīng)測(cè)量記錄,運(yùn)行參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。由表1可知泵的額定揚(yáng)程與流量均大于設(shè)計(jì)參數(shù)。經(jīng)查閱泵的性能曲線見(jiàn)圖3,運(yùn)行參數(shù)點(diǎn)由A點(diǎn)變?yōu)锽點(diǎn),造成實(shí)際的流量和揚(yáng)程均大于設(shè)計(jì)工況的問(wèn)題出現(xiàn),軸功率接近電機(jī)功率,進(jìn)而造成循環(huán)水泵電機(jī)跳閘。最可能的原因是泵的葉輪尺寸偏大,經(jīng)過(guò)各方慎重討論并與供應(yīng)商溝通,問(wèn)題出現(xiàn)在供應(yīng)商設(shè)計(jì)時(shí)參數(shù)選擇偏保守,造成葉輪直徑偏大,后聯(lián)系供應(yīng)商人員對(duì)泵的葉輪進(jìn)行了切割,徹底解決了電機(jī)超流問(wèn)題。

表1 性能數(shù)據(jù)對(duì)比

圖3 水泵性能曲線

2.2 末端采暖效果不好

隨著工程建設(shè)不斷推進(jìn)和供熱管網(wǎng)的不斷完善,廠區(qū)部分的供熱管道完成施工,廠區(qū)供熱通過(guò)生活區(qū)供熱管網(wǎng)輸送熱水,由圖 1中的臨時(shí)供熱管道切換到施工期間供熱,運(yùn)行中末端廠房的供回水壓力相差較小,實(shí)際采暖效果較差。為了保證各廠房的供熱效果,需對(duì)供熱管網(wǎng)實(shí)施改造,改造方案采用“跨接+串聯(lián)增壓泵”的設(shè)計(jì)方案,見(jiàn)圖4。將圖4中閥門(mén)關(guān)閉,利用電站換熱站內(nèi)正式的廠區(qū)循環(huán)泵作為升壓泵,跨接生活區(qū)和廠區(qū)的供暖管道,以解決鍋爐房循環(huán)水泵壓力不足的問(wèn)題。為了滿足系統(tǒng)對(duì)升壓泵的要求,使循環(huán)泵工作在高效區(qū),在泵的出口增加節(jié)流孔板改變管網(wǎng)特性曲線,但同時(shí)增大了管網(wǎng)的阻力,增加了運(yùn)行能耗。

圖4 跨接管加增壓泵系統(tǒng)原理

3 改進(jìn)措施

針對(duì)以上出現(xiàn)的問(wèn)題,給出如下優(yōu)化改進(jìn)意見(jiàn)：

鑒于該類電站與常規(guī)供熱管網(wǎng)相比,主要特點(diǎn)是供熱管網(wǎng)每年隨著工程建設(shè)而變化,在運(yùn)行初期,極易出現(xiàn)電機(jī)超流問(wèn)題,且在施工期間到生活區(qū)換熱站靠近鍋爐房,管道阻力遠(yuǎn)小于廠區(qū)管道的阻力。根據(jù)工程實(shí)際,為了避免循環(huán)水泵能耗的大量浪費(fèi),在這里提出一種可行的設(shè)計(jì)方案：采用一級(jí)泵與二級(jí)泵結(jié)合的運(yùn)行方式,二級(jí)泵采用變頻控制,設(shè)計(jì)見(jiàn)圖5,一級(jí)泵的揚(yáng)程滿足鍋爐房?jī)?nèi)部循環(huán),兼顧滿足生活區(qū)換熱站的運(yùn)行要求,二級(jí)泵滿足廠區(qū)供熱管網(wǎng)的運(yùn)行要求。

原設(shè)計(jì)施工輔助鍋爐循環(huán)泵參數(shù)與改進(jìn)設(shè)計(jì)方

案的循環(huán)水泵參數(shù)見(jiàn)表2,泵軸功率可降低約20%,考慮到工程建設(shè)初期廠區(qū)循環(huán)水泵不需要投運(yùn)和變頻控制,可節(jié)省更多運(yùn)行費(fèi)用。

圖5 一級(jí)泵與二級(jí)泵結(jié)合運(yùn)行方式

表2 改進(jìn)設(shè)計(jì)施工輔助鍋爐循環(huán)水泵參數(shù)

4 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)大型電站施工鍋爐供暖系統(tǒng)的循環(huán)水泵出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析,并提出了設(shè)計(jì)解決方案。在循環(huán)泵的選擇上不能隨意,必須嚴(yán)格對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算,設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)供貨,避免出現(xiàn)“大馬拉小車”,并將原有的系統(tǒng)改為一級(jí)泵與二級(jí)泵相結(jié)合,滿足原設(shè)計(jì)運(yùn)行要求,同時(shí)可節(jié)省運(yùn)行能耗。本文提出的設(shè)計(jì)方案可以顯著提高運(yùn)行的穩(wěn)定性和節(jié)能性,對(duì)大型工地輔助鍋爐循環(huán)水泵及管網(wǎng)建設(shè)具有一定的參考意義。