北仑电厂二期机组循环水泵叶片国产化替代的运行比较试验报告

-密 级检索号16-070096杭州意能电力技术有限公司技术文件北仑发电厂二期机组循环水泵叶片国产化替代的运行比较试验报告二七年四月北仑发电厂二期机组循环水泵叶片国产化替代的运行比较试验报告试验工作人员：孙永平 刘钰林 北仑发电有限公司 及电厂设备部、运行部有关人员编写者：孙永平审核者：樊印龙批准者：陶雷果目录1 前言12 设备特性参数13 试验目的24 改造合同中的保证条款25 试验参数测量26 试验的进行37 试验数据及计算结果38 试验结果评价6附表1：热力性能（验收）试验质量控制实施情况表. z.-摘 要 本试验报告介绍了北仑发电厂二期600MW机组循环水泵动叶国产化替代的运行比较试验方法，对试验参数测量、循环水泵运行方式等方面作了说明，并给出相关的测试数据和结果评述，以及对试验结果的初步评价。关键词循泵动叶 国产化替代 比较试验报告1 前言北仑发电厂二期3、4、5机的每台机组循环水系统配有两台立式、动叶液压可调、单级混流型循环水泵，制造厂家为日本荏原公司。随着二期3、4、5机组于1999年至2000年间投产，这些循泵一直运行至今，运行期间出现的主要问题是循泵叶轮的汽蚀严重。尽管循泵的主要材质耐海水腐蚀，叶片为不锈钢，但循泵经过一个大修周期的运行，检修解体后总会发现叶片上有大量的汽蚀孔。由于进口叶片的价格昂贵，电厂通常对叶片采取简单修补措施后继续投入使用。针对循泵叶片汽蚀损耗严重的情况，北仑发电有限公司提出并实施了循泵叶片国产化替代改造项目，目前已在3机的3A循泵上安装了国产化替代叶片，而3B循泵上则依旧安装着原进口叶片。为了判别循泵叶片国产化替代的效果，现以3机为试点机组，进行3A、3B循泵的运行情况比较试验，通过这两台循泵试验数据和结果的比较分析，对循泵叶片国产化替代后的运行性能状况作出评价。2 设备特性参数3机循环水泵的主要特性参数如下：型号： 2200 VZKNM 立式混流泵设计流量： 637 m3/min 设计扬程： 16 mAq 设计轴功率 2504 kW设计效率 88 动叶可调范围 160.2 电机功率： 3100 kW 转速： 245 转/分凝汽器的主要特性参数如下：凝汽器冷却面积： 40356 m2凝汽器设计真空： 3.82 kPa （低压凝汽器） 4.90 kPa （高压凝汽器）凝汽器热负荷： 1.3517109 kJ/h （低压凝汽器） 1.3191109 kJ/h （高压凝汽器）循环水量： 1184 m3/min设计循环水进水温度： 20 循环水温升： 8.99 循环水流速： 2.286 m/sec凝汽器水阻： 6.4 mAq3 试验目的3机组两台循环水泵，分别安装国内替代叶片（3A）和保持国外进口叶片（3B）的情况下，对两台循泵在双泵并列运行以及单泵运行方式时的特性参数进行测量，根据循泵扬程、流量、电流（电功率）和效率等特性参数的比较结果，判别得出循泵叶片国产化替代后的运行效果。4 改造合同中的保证条款北仑发电有限公司与本次循泵动叶改造项目承担方（西安航空发动机（集团）达成的技术协议中规定：在两台循泵同时正常使用情况下，安装新叶片的循泵电流在相同叶片角度情况下与邻泵相差不超过3。5试验参数测量试验前，将对循泵出水压力等重要的试验参数换接上试验专用表计进行测量。考虑到凝汽器热负荷与机组负荷等运行参数相关联，需借用机组DAS系统的数据采集报表来进行运行数据采集，为此在试验前编制了专用的数据报表。A、 循泵出水压力测量试验前，将循泵房内的3机3A、3B循泵出口就地压力表更换为试验的0.4级精密压力表，对两台循泵的出水压力进行测量。压力表安装位置在循泵房地面上方1.2m处，装表之前先冲洗传压管路，以防止传压管内积聚空气或被泥沙堵塞。B、 循泵取水水位测量用标有刻度的软测量绳，对循泵入口的取水坑水位进行测量。该取水水位以循泵房地面为基准，用测量绳下垂的深度来表示。C、 循泵电流、电功率测量在MCC的循泵电气测量控制柜上，读取两台循泵的电流、电功率指示值。D、 凝汽器进、出水温度测量利用机组运行数据采集报表，对机组负荷以及高、低压凝汽器进、出水温度等运行参数进行采集。6 试验的进行6.1 两台循泵并列运行的工作特性试验2006年9月26日，3机大修前，在机组带600MW负荷、两台循泵并列运行的情况下，调整两台循泵的动叶角度，使两台循泵就地动叶指示表的叶角分别为54%和44%，循泵保持该动叶开度稳定运行约30分钟进行试验。分别测取循泵压力、入口水位以及电功率、电流等运行特性参数，用以对两台循泵的耗电情况进行比较。6.2 单台循泵运行的工作特性试验2007年1月1617日，在3机大修后，在机组带600MW额定负荷、单台循泵运行的情况下，分别投运3A、3B循泵，两台循泵的动叶角度都设定为75%，保持该循泵动叶开度稳定运行约45分钟进行试验。分别测取循泵A、B的压力、入口水位、电功率等运行特性参数，并对凝汽器运行参数进行测量，以进一步推算得出循环水流量。7 试验数据及计算结果3机大修前，两台循泵并列运行特性试验的数据与计算结果列出在下表1中。从表中数据可知，3A、3B循泵同时投运、叶角开度一致的情况下，两台循泵的出口压力、扬程是十分接近的，但国产化替代叶片的3A循泵的电功率、电流都比原进口叶片的3B循泵偏大，其中两台循泵的电流偏大约3A左右，偏大幅度约为1.9。由于两台循泵并列运行，无法得出每台循泵各自承担的循环水流量，所以尚无法对循泵的其它特性参数作进一步地推算。表1、 3机循泵双泵运行试验数据汇总表循泵名称/循泵3A循泵3B循泵3A循泵3B试验日期/2006年9月26日2006年9月26日试验时间时:分10:1010:4011:1011:40循泵就地小表叶角开度指示54%44%循泵出水压力MPa0.0860.0870.0890.088循泵进水水位M5.745.75.35.2循泵电功率kW1990190516011513循泵电流A164161145142循泵扬程m1616.115.915.7两台循泵的电功率电流差异kW8588两台循泵的电流差异A333机组大修后循泵试验时，正值冬季，海水温度较低，机组仅投入一台循泵运行，在机组负荷、凝汽器运行方式等运行条件都不变的情况下，分别投运3A、3B循泵进行试验，有关的试验数据和计算结果列出在下面的表2中。由于机组循环水流量无法实际测量得到，只能由凝汽器热平衡计算的方法得到，计算方法如下：首先结合3机组大修后热力试验的计算结果，由机组负荷等众多的运行参数推算得出凝汽器热负荷，进而根据循环水流经凝汽器的温升变化情况等计算循环水流量；考虑开式水、冲灰水等辅助用水的大致消耗比例后，最终推算得出单台循泵的出口循环水流量。掌握了单台循泵的循环水流量之后，便可以结合循泵扬程、电功率等试验数据，进一步计算得出循泵效率这一关键参量。由下表2中所列的数据和计算结果可知，在冬季单台循泵运行、动叶叶角保持74这一较大开度时，采用国产化替代叶片的3A循泵对应的出水流量为42672 m3/h，扬程为14.14 m，功率为2392 kW，计算得到的循泵运行效率为73.14；而保持原进口叶片的3B循泵对应的出水流量为41671 m3/h，扬程为13.34 m，功率为2296 kW，计算得到的循泵运行效率为70.18。对3A、3B循泵的试验特性参数进行比较后可以看出，3A循泵的流量、扬程、功率都要略微高于3B循泵，而且3A循泵的效率绝对值也要高出约3。表2、 3机单泵运行试验数据及结果汇总表序号名称符号单位循泵3A 试验循泵3B 试验1试验日期/2007-1-162007-1-172试验始止时间/9:109:509:5010:353机组负荷率/1.011.014低压凝汽器压力P e*h LP0.1MPa0.03690.03675高压凝汽器压力P e*h HP0.1MPa0.03850.03866汽轮机排汽流量Ge*hkg/h112587011192397汽轮机排汽焓He*hkJ/kg2346.282332.628给泵汽轮机排汽流量Ge*bfkg/h75165752129进入凝汽器的小汽机排汽平均焓值He*bfkJ/kg2457.72444.110*8低加疏水流量Gd8kg/h31160230821711*8低加疏水焓Hd8kJ/kg169.30170.1712低压凝汽器凝结水焓值HchpkJ/kg102.7103.013高压凝汽器凝结水焓值HclpkJ/kg122.6123.014进入低压凝汽器的排汽温度Tshp27.5827.4915进入高压凝汽器的排汽温度Tslp28.2928.3416进入低压凝汽器的循环水压力运行值(1)Pcwi(1)kPa92.8484.4817进入低压凝汽器的循环水压力运行值(2)Pcwi(2)kPa92.5683.9618离开高压凝汽器的循环水压力运行值(1)Pcwi(3)kPa54.4147.8819离开高压凝汽器的循环水压力运行值(2)Pcwi(4)kPa52.8345.6120低压凝汽器进口循环水温度Tcw19.569.3421低压凝汽器出口循环水温度Tcw218.7818.7522高压凝汽器出口循环水温度Tcw325.6925.6723低压凝汽器循环水温升delt Tlp9.229.4124高压凝汽器循环水温升delt Thp6.916.9225低压凝汽器热负荷QlpGJ/kg1362134626高压凝汽器热负荷QhpGJ/kg1332131627低压凝汽器传热面积Alpm2201782017828高压凝汽器传热面积Ahpm2201782017829通过凝汽器的循环水流量Gcwm3/h398803894530凝汽器钛管内水流速Vcwm/s1.2831.253续表2、 3机单泵运行试验数据及结果汇总表序号名称符号单位循泵3A 试验循泵3B 试验31循泵运行台数/一台一台32循泵取水坑水位Lseam-4.87-4.9433循环水泵出口压力Pcwo0.1MPa8.787.9334循环水泵出口管道面积Acwom23.803.8035循泵出口循环水流速Vcwom/s3.123.0536折算为水头的动压力Hcwom0.500.4737循泵扬程Hcwpm14.1413.3438循泵A 叶片开度Oa%74.00.039循泵B 叶片开度Ob%074.040循环水总流量Fcwptm3/h426724167141一台循泵的出水流量Fm3/h426724167142循泵消耗电功率PkW2391.72296.043电机效率hm%96.6096.6044循泵效率hp%73.1470.188 试验结果评价本次3机组大修前双泵试验的结果表明，在两台循泵相同的动叶角度情况下正常运行时，采用国产化替代叶片的3A循泵电流比保持原进口叶片的3B循泵高出约1.9，对照北仑发电有限公司与改造承担方（西安航空发动机（集团）达成的改造技术协议中的保证条款，该数值不能超过3。由此可知，本次循泵动叶改造已经达到了技术协议中的该项技术要求。本次3机组大修后进一步进行单泵试验的结果表明，在两台循泵分别投运、动叶角度十分接近的情况下正常运行时，3A循泵的流量、扬程、功率都略微高于3B循泵，反映出3A循泵的出力较3B循泵要大一些；而且从两台循泵的运行效率推算结果来看，3A循泵的效率比3B循泵高出约3。由此可知，经过国产化动叶改造后，3A循泵的流量、扬程和效率等运行特性参数确实比未经叶片改造的3B循泵有所提高。附表1、热力性能（验收）试验质量控制实施情况表工程项目名称： 北仑发电厂二期机组循环水泵叶片国产化替代的运行比较试验ZDS/05/06/006-02/2002质量控制点质量检查控制内容完成情况及存在问题QC1制定试验方案完成QC2试验测点测量仪器和数据处理的准备完成QC3试验前准备工作完成QC4预备性试验完成QC5正式试验完成QC6试验数据的处理完成QC7试验报告的编写完成项目负责人：孙永平日期： 2007年 3月 30 日. z.