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论小型蒸汽锅炉给水泵的节能 |
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| 论小型蒸汽锅炉给水泵的节能 |
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作者：未知 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2006-12-21 18:56:44  |
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1 前言
我国小型蒸汽锅炉均为成套出厂。配套的锅炉给水泵多数为卧式多级离心泵（GC型,DG型）,1 t/h以下的蒸汽锅炉也配涡流泵，基本按锅炉额定压力选择给水泵。锅炉给水泵在运行中表现为能力大、电耗高。为节约用电，一些用户配置了变频器，采用调速节电。一些文献也推荐采用变频器，但变频器投资高，而且往往达不到预期的效益。本文以卧式多级离心泵为例，寻求锅炉给水泵节能新途径。由于我国70万台工业锅炉中约2/3为蒸汽锅炉，因此小型蒸汽锅炉给水泵节能具有现实意义。
2 GC型、DG型锅炉给水泵电耗高的原因
(1 )GC型、DG型锅炉给水泵为多级离心泵，水泵规格少，缺少小流量泵，而且每个规格的流量差很大，每级叶轮扬程高达20一25m。锅炉给水泵选型时只能按就近规格选用。按我们习惯的设计原则：锅炉给水泵流量是以锅炉容量乘以一定的安全系数；扬程以锅炉安全阀开启压力、管道阻力、位差之和乘以一定的安全系数来考虑的。这样的设计，容量肯定偏大。但按结果选型，仍然没有相应的水泵，只能就近配置更大容量的水泵。以DZL2一1.25蒸汽锅炉为例，按设计原则锅炉给水泵Q=2.5m3/h,H=160一180m，选用GC型锅炉给水泵时因无相应规格的泵，只能就近选用的泵。
(2)GC型、DG型锅炉给水泵原设计效率低，水泵NPSH值高。其叶轮为普通铸造叶轮，比较粗糙；轴封为填料密封，易漏水；泵需用冷却水；而且装配不够精密，水泵实际性能和样本性能参数有较大差距。一些企业生产的改进型GC型、DG型泵标明有较高效率，但仍需配套很大功率的电动机。
(3)现锅炉给水泵出厂时按锅炉额定压力配套，由于绝大多数蒸汽锅炉不在额定压力下运行，很多锅炉运行压力和额定压力有很大差距。按额定压力选型的锅炉给水泵在实际运行中的扬程和流量均高于实际需要，其运行效率也远离效率曲线最高点。以DZL2一1.25蒸汽锅炉为例，实际运行压力0.6-0.8MPa,配套的锅炉给水泵（1 GC一5×7）效率约为25%，多级泵的实际效率更低，估计GC型泵其实际效率仅为25％一35%。因此，锅炉给水泵节能的重点是如何提高其效率。
3 GC型锅炉给水泵变频节电效果
不少文献资料和变频器生产厂给出的变频水泵节能效果计算公式：泵能耗与泵转速的三次方成正比。如果泵转速是其额定转速的1/2，其能耗是其额定值的1/8，节能87.5%，果真如此吗？
蒸汽锅炉在正常运行中，绝大多数锅炉供汽压力变化范围较小。变频锅炉给水泵接近于恒压供水。从水力相似条件下的水泵特性公式可知：
Q1/ Q2=nl/ n2;Pl/P2＝(nl/n2)2;N1/N2＝(nl/n2)3
可见，锅炉给水泵节电效果仅与转速的一次方成正比，而不是同三次方成正比。锅炉给水泵变频节电效果比想像的要小得多。
在水力相似条件下，水泵效率保持不变，即使锅炉给水泵采用变频调速节电，其效率仍然很低。
4 小型蒸汽锅炉给水泵的节能
(1)蒸汽锅炉给水泵节能须以提高效率为原则现在进口的或国产的立式多级管道泵，其效率曲线长而平坦，对应的流量范围变化大，可在较大流量范围内保持较高的运行效率。对DZL2-1.25蒸汽锅炉，选择CR3型给水泵，其效率达到50％以上。流量范围为1.6--4.0m3/h，比GC型泵运行效率至少提高1倍，节电达50%。该类泵规格多，流量间隔明显，便于选型。
立式多级管道泵叶轮为不锈钢冲压成型，叶面光滑；采用机械密封，轴承为自润滑形式，不会漏水；水泵NPSH值小。安装方便无需现浇基础，而且泵的振动很小，运行时感觉不到明显的噪声。由于该泵NPSH值小，运行时不易损坏，可靠性很高。
(2)应改变设计理念
现有的小型蒸汽锅炉多为卧式快装锅炉，多数锅炉出力很难达到额定出力，而且用户在选用时已经考虑了安全系数，导致大马拉小车的状况。
GC型,DG型水泵性能不稳（高效曲线不平坦，高效段对应的流量变化范围小），因此在设计选型时考虑了较大的安全裕量。立式多级管道泵高效曲线段长且对应的流量变化范围大。在选用锅炉给水泵时按锅炉容量对应的水泵即可。如DZL2一1.25蒸汽锅炉选用CR3型泵即可满足要求，对加长炉排的快装锅炉，因其出力足，可放大一个型号选用锅炉给水泵。
(3)应按实际运行压力选型
立式多级锅炉给水泵每级叶轮扬程为5一6m,按不同级数组装的水泵其扬程变化范围宽，可满足不同运行压力的锅炉配套，从而确保锅炉给水泵运行效率不偏离效率最高曲线段。锅炉给水泵应由锅炉设计者或使用者根据实际运行压力选型。水泵最高扬程为：锅炉最高使用压力十（0.2-0.3)MPa。
(4)特殊情况下（水泵扬程变化较大）采取的措施
对已按锅炉额定压力选择的高效锅炉给水泵，当锅炉降压运行后，由于离心水泵的特性，其运行点右移，水泵扬程降低，流量增加，效率下降。水泵NPSH上升，水泵易损坏。对此状况，宜用变频调速，使锅炉给水泵仍旧回到原流量范围。在水力相似的条件下，降低水泵扬程，使其效率仍保持在高效段，根据水泵特性：
P1/P2＝（n1,/n2 )2；N1/N2＝（n1/n2 )2
在此条件下变频水泵的节电效果与转速的平方成正比，同样比想像的要小得多。因此，除非有较大的扬程变化，小型锅炉给水泵安装变频调速效果不明显。
5 结论
(1)小型蒸汽锅炉给水泵应以“效率”为选择原则。用CR型多级离心泵替代原有的GC, DG型，可以节能50％以上。
(2)小型蒸汽锅炉给水泵选用时可不考虑安全系数，按照锅炉吨位直接选择相应的水泵。
(3)小型蒸汽锅炉给水泵扬程应按实际运行压力选取，其扬程为：最高使用压力＋(0.2--0.3)MPa。
(4)锅炉给水泵变频节电效果不明显，在考虑给水泵节电时应优先考虑高效水泵。除非水泵扬程富裕过大，可考虑变频调速节电。
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