提高电厂循环水泵效率的措施研究
2022-06-08
【摘要】电厂中的循环水泵的电能损耗一般都是比较大的，大概能够占到了电厂用电量的10%左右。所以说，对电厂中的循环水泵进行节能改造，提高其效率是势在必行的。本文介绍了常用的四种降低水泵表面粗糙度的方法，并提出了切实可行的能够改善循环水泵工作效率的一些措施。
【关键词】水泵；效率；粗糙度；轴端密封
1.绪论
我国的水泵产品的换代速度极为缓慢。尤其是对于卧式循环泵来说，泵型几十年来都没有进行改进。近些年来，众多的科研单位以及各个大型的水泵生产厂商均在水泵节能高效技术的研究与开发上投入了巨大的精力，并取得了一系列可喜的成果。如对100MW的发电机组配置的卧式循环泵进行高效叶轮改造后，水泵的效率大约提高了14%。
改进后的高效叶轮还存在许多不足之处，例如机器铸造表面不够光滑，另外还有许多诸如汽孔或夹杂的缺陷。造成这种缺陷的很大原因是我国目前大型水泵叶轮的铸造工艺相对发达国家还比较落后，大多数情况下还是采用木模整体铸造。精密铸造的方法只用在小型叶轮。这样生产出来的产品线型误差小，叶轮表面的光洁度也相对较高，但是成本也很高，不适用于加工卧式泵叶轮[4]。
2.降低粗糙度
首先，我们分析水泵的粗糙程度对水泵效率有什么样的影响。
水泵的效率可以表示为如下式子：
式中：η为水泵的总效率；ηh、ηv、ηD以及ηm分别为水利效率、容积效率、轮盘的摩擦效率以及机械效率。
在正常工作过程中，水泵不可能将输入其中的能量全部转化为水的能量输出，必然会有其他的能量损失。而通过复杂的公式推导（这里不作为研究重点，故省去推导过程，只写结果）可得水泵管道中的水头损失可以通过以下公式计算：
式中的λ可以用下式计算：
式中的即为表面粗糙程度。
通过前面的公式我们可以知道，水泵表面的粗糙度也会引起一定程度的能量损失，而且粗糙程度越强，其导致的能量损失就越大。目前常采用的提高水泵表面光洁度的方法如下。
（1）提高铸造工艺水平与西方发达国家相比较，我国目前的装备制造业还处于相对落后的状态，并且还有一定的差距，在短时期内还无法追赶上发达国家的装备铸造水平。然而只有水泵铸造水平的不断进步改善，才是提高水泵工作效率最有效、最基本的方法。
（2）打磨打磨工艺是目前经常用到的手段，由于泵的叶轮以及流道表面都是曲面，故无法用机器进行打磨，只能通过人工进行打磨，然而人工打磨对水泵光洁程度以及尺寸大小的控制都有一定的难度，所以人工打磨出的产品很难达到机器打磨的相对满意的效果。
（3）喷涂目前常用的喷涂方法包括：电弧喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂等。火焰喷涂的设备简单，工艺操作简单，应用广泛灵活，而且用火焰喷涂处理完的水泵的表面光洁度相对其他喷涂方式要好一些。但是火焰喷涂也有自身的缺点：火焰喷涂处理的工件很容易产生形变，而且涂层结合的强度很低，约为10Mpa左右。在喷涂温度不提高的工作条件下，电弧喷涂相对其他方法能够获得30Mpa左右的较高的结合强度，其单位面积所喷的金属重量大，能源的利用率较高。等离子喷涂也有其缺点：投资大，喷涂需要的设备体积很大，并且在工作时需要一定纯度的氮气作为原料。
3.轴端密封
为了防止水泵内的水外漏，每个水泵都装设有轴端密封装置。下图即为水泵密封装饰的示意图。如图所示，在水泵正常运行的过程中，盘根与盘根套会产生剧烈的摩擦，会对其接触面上造成一定的磨损，大大降低了水泵的密封性能，进而会导致循环水的泄漏，情况严重时，即会导致循环水泵无法正常工作，造成很大的经济损失。
通过分析与试验可知，我们可以采取取消循环泵的水密封、采用优质盘根、用油封代替部分盘根、改变常规的添加盘根以及轴端密封改造效果等方法等措施可以改善水泵的密封性。
4.结论
本文针对电厂中的循环水泵工作效率普遍低下的现状，对其产生的原因进行了详细的分析，得出了通过对水泵的表面进行多种方式的光滑处理，能够在很大程度上降低循环水泵的表面粗糙度，从而达到了改善循环水泵效率的最终目的。
通过取消了水封环，在最内侧采用油封的密封圈来代替盘根，在中部则选择相对较软的聚四氟乙烯浸渍纤维盘根；而在靠压兰的一侧选择相对较硬的聚四氟乙烯浸渍纤维盘根的措施，取得的效果显著，很明显的降低了泄漏量，大大延长了盘根的更换周期，并且降低了电机的损耗，明显提高了循环水泵的工作效率。
【参考文献】
[1]郭丙然．最优化技术在热能动力工程中的应用．北京：水利电力出版社,1986．5～6
[2]李敬，魏运刚．循环水泵的节能改造理论与应用．东北电力技术，2005，（7）：47-50
[3]沈振飞．汽轮机辅助设备．北京：水利电力出版社，1985．23~24
[4]王立新.电厂循环水泵的经济运行与节能研究[D].华北电力大学(河北),2007.
[5]王立新.提高循环水泵效率的改造措施[J].内蒙古电力技术,2009,27(1):30-33.