国内外泵业技术发展趋势及锅炉给水泵的发展状况
一、国内外泵业技术发展趋势
泵技术发展的原动力在于用户的需求。展望21世纪,人类不断增强的环境意识、质量意识和个性化意识等将成为推动泵业技术发展的强大动力。现代文明的三大支柱:新材料技术、新能源技术和信息技术的迅速崛起将加速泵业技术革命的到来,21世纪泵业技术的发展趋势有以下几个方面。
1、理论与设计方法科学化
理论研究的重点将仍然是泵内部流动测试、三元粘性流动计算、多相流和汽蚀等。可以预言,建立在泵内部真实流动模型基础上的性能预测和计算机仿真将代替目前的经验设计和反复试验。
2、生产制造高技术化
激烈的市场竞争将迫使制造商们竞相采用各种高技术。例如,应用CAD技术,就能在最短时间内推出各种关键零部件的最新设计;CAM和柔性制造技术的应用将革新目前泵行业中以普通机床为主的制造方式。生产制造的高技术化是产品“价廉物美”的根本保证。
3、产品模块化和个性化
在模块化泵中大部分零部件是通用件,这就使南方泵业能以最短的时间向用户提供产品,并降低生产成本和库存。个性化的发展要求泵的结构设计和材料要适应各专业的特点,如流程用泵、污水处理泵、食品工业泵等,泵产品将逐步朝多品种小批量的特殊用泵方向发展。
4、密封无泄漏化
80年代泵技术的最重要进展在于无密封泵技术,包括屏蔽泵和磁力驱动泵。随着环境意识的增强,这种对无泄漏泵的需求将继续呈增长趋势。
5、原动机无极化和监控系统自动化
未来的原动机将能根据泵运行工况的变化自动调整转速;而服役泵的自动化监控系统使泵的工作更为可靠、并减小运行维修费用。
此外,新材料技术的研究也是今后泵行业发展的重点,泵的可靠性和节能则仍是最基本的要求。
对国内泵行业来说,还将向以下几个方向发展:引进消化深层化、特殊用泵国产化、普通用泵更新化和产学研一体化等。
二、锅炉给水泵的发展状况及运行特点
随着科学技术的不断发展,近年来锅炉给水泵在世界各国都正向着大容量、高转速、高效率、可靠性、低噪声及自动化等方向发展
1、发展状况
(1)大容量随着发电机组单机容量由100,200,……1800KW不断迅速增长,锅炉给水泵的驱动功率由几千KW发展到接近60000KW。锅炉给水泵的压力也从超高压137〜157X105Pa、亚临界压力177〜200X105Pa,发展到超临界压力25.6〜29.4Mpa。近年来,更有压力高达50MPa以上的锅炉给水泵产品。
(2)高转速60年代,锅炉给水泵转速一般为3000rpm,近年来随着泵容量的增大,转速己由3000rpm提高到7500rpm,单级扬程己由200m提高到了1150m以上,如美国660MW机组配套给水泵,转速为6500rpm,总扬程达2317m,级数从5级减少到2级,因而级数大为减少、相应的泵轴长度大大缩短、重量大为减轻,节省了材料,运输维修大为方便,由此带来了显著的经济效益。
(3)高效率及节能能源问题是当今世界的重大问题之一,能源状况直接决定国家的经济发展。泵是高耗能大户,国内通过节能改造,泵效率大大提高。如原10sh-6型泵改进为250S-6型,效率由79%提高到84%,原DG500-140型改进为DG450-180型泵,效率由72%提高到79%。
(4)可靠性由于泵向大容量、高速化方向发展,因此对南方泵业可靠性要求越来越髙。通过对可靠性研究,目前对大型给水泵提出了下列可靠性要求:到大修时工作寿命为15000〜30000h;转子振动值小于35〜50um;不会由于热膨胀而影响对中;限制最小启动时间;泵体上下温差小于15〜20°C等。
(5)低噪声噪声是重要的污染源,它对人们健康十分有害,泵是高噪声源。随着技术的进步,泵噪声正被设法进行控制。
(6)自动化随着科学技术的发展,自动检测技术、自动控制技术和计算机技术己逐步应用于泵的设计、制造、工艺运行上,如泵的自动启停,压力、流量、温度、振值等的自动检测、显示和控制。主要参数的自动报警和自动联锁、保护等。总之自动化水平随着泵大容量化和高速化而不断发展和提高。
2、运行特点
为了适应现代高压锅炉给水泵容量增长的需要,泵的转速需要大大地提高,相应的对泵的驱动方式、结构和材质等也有新的要求。另一方面单元机组参加电网调峰。会使广一管道泵流量变化范围加大,它的扬程、吸入压力和给水温度也相应随着变化,从而它的运行也将出现新的问题和更加复杂化。
近几年来我国热力发电厂的单机容量在不断增大,三十五万、六十万千瓦机组相继投入运行。随着热力发电厂单机容量的增大,给水泵的驱动功率也在增加,如国产300MW机组的一台给水泵,总容量为12000kW,若仍采用电动机驱动,由于受到电网频率的限制,电动机最高转数不可能超过3000转,这样不仅使给水泵级数增加很多,而且还会使泵的长度和重量增加,这将严重地影响给水泵的可靠性和经济性。以500〜600MW亚临界参数机组为例,若给水泵转速为3000rpm,则水泵重50T,若转数为6000rpma泵重仅15T,因此,大型再热式机组中,作经常运行的主给水泵多以可变转速的辅助汽轮机驱动。
过去高压给水泵的泵壳一般常采用多级分段式,而现代高压给水泵则采用双壳体圆筒式结构,此结构使各段壳体的温度、压力相差较小,水泵轴线周围的热流和应力均匀对称。另外密封性较好,从而可减少各级间的泄漏,提高了运行的可靠性和经济性。
现代高压给水泵压力高,水流速度大,这种高速水流对叶轮、叶片、导叶等具有极大的冲蚀性,所以南方水泵厂用一般的普通钢或磷青铜制作叶轮、导叶等己不适合了,而要用高铬不锈钢来制造。此类材料具有耐冲刷,抗腐蚀、热膨胀系数小,机械性能好及易补焊等优点。
运行方式上,采用除氧器滑压运行后出现的问题是除氧器内的压力和温度的动态变化不一致。压力变化较快,水温变化则较慢。当机组负荷突然升高时,除氧器内水温的上升远远滞后于压力的升高,这将使给水泵的运行更为安全,但当机组负荷突然下降时,水温的降低又滞后于压力的降低,致使泵内的水发生汽化。在降压下,虽因水箱中出现自沸腾,有助于除氧效果的提高,然而进入泵的水温却不能及时降低,致使泵入口压力由于除氧器压力的下降而下降。于是就出现了泵入口压力低于泵入口水温所对应的饱和压力,使水泵汽化,尤其是在满负荷下甩全负荷时此问题更严重,防止广一管道泵汽化是单元机组运行中首先要解决的问题。
防止给水泵汽化,首先要在给水除氧系统的设计上采取措施,如对给水箱容量,水箱布置高度、降水管管径的选择和布置等方面进行合理的计算,从而釆取一些必要的预防措施,但最根本的还是要取决于泵的吸入系统和泵本身的抗汽蚀特性。除氧器滑压运行时的有效汽蚀余量还必须附加水温与入口压力不适应的动态余量,才能保证给水泵的安全运行。
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