给水系统

1第七章给水系统及其设备第一节给水系统及设备7.1.1概述主给水系统是指除氧器与锅炉省煤器之间的设备、管路及附件等。其主要作用是在机组各种工况下，对主给水进行除氧、升压和加热，为锅炉省煤器提供数量和质量都满足要求的给水。整个过程从除氧器水箱开始，其中经过加热、除氧的给水，经前置泵和给水泵升压，再由三台高压加热器加热，最后通过给水操作台送至锅炉省煤器进口集箱。此外，给水系统分别向汽轮机高压旁路、各级过热器和再热器提供减温水。本机组的主给水系统见图7-1，系统包括一台除氧器、三台给水泵、三台前置泵和三台高压加热器，一台除氧器再循环泵，以及给水泵的再循环管道、各种用途的减温水管道以及管道附件等。主给水系统的主要流程为：除氧器水箱→前置泵→流量测量装置→给水泵→#3高压加热器→#2高压加热器→#1高压加热器→流量测量装置→给水操作台→省煤器进口集箱。7.1.2系统组成及特点7.1.2.1给水系统组成我公司的机组给水系统主要包括两台50％容量的汽动给水泵及其前置泵，驱动小汽轮机及其前置泵驱动电机，30％容量的电动给水泵、液力偶合器、前置泵及其驱动电机，1号、2号、3号高压加热器、阀门、滤网等设备以及相应管道。给水泵是汽轮机的重要辅助设备，它将旋转机械能转变为给水的压力能和动能，向锅炉提供所要求压力下的给水。随着机组向大容量、高参数方向发展，对给水泵的工作性能和调节提出愈来愈高的要求。为适应机组滑压运行、提高机组运行的经济性，大型机组的给水调节采用变速方式，避免调节阀产生的节流损失。同时给水泵的驱动功率也随着机组容量的增大而增大，若采用电动机驱动，其变速机构必将更庞大，耗费的电能也将全部由发电机和厂高变提供，为保证机组对系统的电力输出，发电机的容量将不得不作相应的增加，厂高变的容量也需增大，因此大型机组的给水泵多采用转速可变的小汽轮机来驱动。通常配置两台汽动给水泵（简称汽泵），作为正常运行时供给锅炉给水的动力设备，另配一台电动给水泵（简称电泵），作为机组启动泵和正常运行备用泵。为提高除氧器在滑压运行时的经济性，同时又确保给水泵的运行安全，通常在给水泵前加设一台低速前置泵，与给水泵串联运行。由于前置泵的工作转速较低，所需的泵进口倒灌高度（即汽蚀裕量）较小，从而降低了除氧器的安装高度，节省了主场房的建设费用；并且给水经前置泵升压后，其出水压头高于给水泵所需的有限汽蚀裕量和在小流量下的附加汽化2压头，有效地防止给水泵的汽蚀。7.1.2.2给水系统流程机组给水系统流程图见图7-1。除氧器水箱的给水经粗滤网下降到前置泵的入口，前置泵升压后的给水经精滤网进入给水泵的进口，给水泵的出水经出口逆止阀、电动闸阀汇流至出水母管，然后依次进入3号、2号、1号高压加热器，给水泵的出水母管还引出一路给水供高旁的减温水，给水泵的中间抽头（汽泵的第二级后、电泵的第四级后）引出的给水供锅炉再热器的喷水减温器。在1号高加出口、省煤器进口的给水管路上设有电动闸阀，为了满足机组启动初期锅炉给水的调节，给水管路配有不小于35%BMCR容量的启动旁路，旁路管道上设有气动调节阀，在省煤器进口的给水管路（电动闸阀之后）引出给水供锅炉过热器的喷水减温器。7.1.2.3汽动给水泵组(1)汽动给水泵前置泵3图7－1给水系统流程图我公司的汽动给水泵前置泵是沈阳透平机械股份有限公司生产的QG400/300C型离心泵，为水平、单级轴向分开式，具有一支撑在近中心线的壳体以允许轴向和径向自由膨胀，从而保持对轴线中心一致。泵整体安装在装有适合的排水装置的刚性结构的泵座上。前置泵主要由泵壳、叶轮、轴、叶轮密封环、轴承、轴、联轴器及泵座等部件组成。表7-1前置泵主要技术规范项目单位运行工况额定(保证效率点)设计流量单泵最大流量单泵最小流量4泵型号QG400/300C进水温度℃182.6185.5182.6182.6进水压力MPa(g)1.181.241.181.18流量m3/h127914301480345扬程m124116115150效率%82.581.58147必需汽蚀余量m4.65.45.83.9密封型式机械密封转速r/min1490出水压力MPa(g)2.252.242.182.48轴功率kW465490507266重量kg1600接口法兰公称压力进口MPa(g)2.5出口MPa(g)4接口管子规格(φ×S)进口mmφ400×10出口mmφ300×15旋转方向顺时针（从电机向前置泵看）轴承型式单列向心球轴承+角接触球轴承驱动方式电动机壳体结构为双蜗壳型、水平中心线分开、进出口水管在壳体下半部，材质为高质量的碳钢铸件。设计成双蜗壳的目的时为了平衡泵在运行时的径向力，因为径向力的产生对泵的工作极为不利，使泵产生较大的挠度，甚至导致密封环、套筒发生摩擦而损坏；同时径向力对于转动的泵轴来说使一个交变的载荷，容易使轴因疲劳而损坏。5图7-2汽动给水泵前置泵示意图壳体通过一个与其浇铸在一起的泵脚，支撑在箱式结构钢焊接的泵座上，壳体和泵座的接合面接近轴的中心线，而键的配置可保持纵向与横向的对中以适合热膨胀。壳体上盖设有排气阀。叶轮是双吸式不锈钢铸件，精密加工制造而成，流道表面光滑并经过动平衡校验以保证较高的通流效率。双吸式结构可降低泵的进口流速，使其在较低的进口静压头下也不发生汽蚀；同时保证叶轮的轴向力基本平衡稳定运行。叶轮由键固定在轴上，轴向位置是由其两端轮毂的螺母所确定，这种布置使得叶轮能定位在涡壳的中心线上。叶轮密封环用于减少泄漏量，安装于壳体腔内由防转动定位销定位。汽动给水泵前置泵轴承采用滚动轴承，润滑方式为稀油润滑并装有冷却水室及温度测点。轴承安装于与泵壳体端部牢固连接的轴承支架上。泵体装有平衡型机械密封，由弹簧支撑的动环和水冷却的静环所组成。机械密封工作时，在动环和静环之间形成一层液膜，而液膜必须保持一定的厚度才能使机械密封有效地吸收摩擦热，否则动静间的液膜会发生汽化，造成部件老化、变形，影响使用寿命和密封效果。为此分开的填料箱设有一套水冷系统，将来自机组的闭式冷却水输送至密封腔内，直接冲洗、冷却密封端面。(2)汽泵前置泵电机汽泵前置泵电机技术参数如下表：表7-2汽动给水泵前置泵技术参数序号名称参数6序号名称参数1被驱动设备名称前置泵2电动机型式/型号YKK450-43安装方式/地点卧式/室内4铭牌功率（kW）5605额定电压/相数/频率（kV//Hz）6/3/506额定耐受试验电压（kV）137额定转速（r/min）14808起动电压/电流（kV/A）6/4359绝缘等级/绝缘处理方式F/VPI10工作制S111满载运行时的温升（电阻法测量）（℃）80K12外壳/通风方式IC61113外壳防护等级IP5414传动轴型式刚性轴15联轴器型式直接16轴承型式SKF/FAG滚动轴承17轴承润滑油流量（m3/s）18CT变比/准确级（2000kW及以上电动机）19加热器电压/功率/数量（V/W/个）500W/单相20额定电压/最低起动电压下允许的惰转时间（S）1521额定电压/最低起动电压下的加速时间（s）622满载电流/堵转电流（A）67/43523堵转转矩/额定转矩0.724堵转电流/额定电流6.525最大转矩/额定转矩1.826效率/功率因数：满载93.0/0.873/4负载92.0/0.851/2负载91.0/0.817序号名称参数27推荐的润滑油型号规格3号锂基脂28转子材料铜排29声压级（电动机外壳1米远处）dB（A）8530旋转方向时针（从向看）31重量（kg）435032制造厂名称上海电气集团上海电机厂有限公司(3)汽动给水泵我公司的汽动给水泵是沈阳透平机械股份有限公司生产的MDG366型离心泵，为卧式、水平、四级筒体式离心泵；泵的芯包和外壳从英国WEIR公司原装进口。汽泵主要由泵的芯包、内外泵壳、水力部件、中间抽头、平衡装置、轴承、轴封以及泵座等部件组成。图7-3是我公司汽动给水泵结构示意图。表7-3汽动给水泵主要技术规范项目单位运行工况额定(保证效率点)设计流量单泵最大流量单泵最小流量泵型号MDG366进水温度℃182.6185.5-182.6进水压力MPa(g)2.252.24-2.48进水流量m3/h12791430-345出水流量m3/h1230.51381-345扬程m31683301-4106效率%8482.0-52.3必需汽蚀余量m4675--密封型式机械密封转速r/min54705745-5470出水压力MPa(g)29.7430.73-38.1轴功率kW1135513459-6525抽头压力MPa(g)10.210.4-0抽头流量m3/h48.549-0轴振mm0.04接口法兰进口MPa(g)48公称压力抽头MPa(g)25出口MPa48接口管子规格(φ×S)进口mmφ360×30抽头mm法兰9115.35-88-80-250出口mmφ360×60重量kg20100旋转方向顺时针（从给水泵汽轮机向给水泵方向看）轴承型式滑动轴承+推力轴承驱动方式小汽轮机汽泵的转子是沈阳透平机械股份有限公司生产的刚性转子，具有极高的机械可靠性。另外，由于采用刚性转子汽动给水泵无须设暖泵系统，只需在启动泵之前先开启前置泵15分钟即可。沈阳透平机械股份有限公司的刚性转子特点如下：A、泵输送液体介质过程中的最低临界转速超过最大运行转速的130％；B、即使泵内部运行间隙磨损到设计值的两倍时，泵输送液体介质过程中的最低临界转速也不会降至最大运行转速120％以下；C、标准的轴扭转剪切应力按照保守设计，不会超过60N/mm2。泵轴为马氏体不锈钢锻件，经粗加工、热处理、磨削和精磨加工而成，径向轴承档镀以铬层以防止咬轴，轴上所有螺纹用单头刀具按高标准加工成形，所有截面变化处和螺纹尾部都采用圆角过渡，所有热处理都在轴垂直放置时进行，避免发生热变形。图7-3汽动给水泵结构示意图外泵壳主要由泵筒体、端盖及进、出口水管等组成。泵体由进口侧泵脚下的一对横向键轴向定位在联轴器端，筒体下另有一轴向键。这种布置使泵能在所有温度情况下保持与驱动9机械的对中性，并将管道载荷传递到泵座上。在泵脚与泵座间的键连接部位装有铜质滑块，从而保证能自由地热膨胀和良好的接触。筒体为具有良好焊接性能的锰钢锻件，进出口支管同样采用锰钢锻件焊接在筒体上。大端盖是锰钢锻件，通过止口与末级导叶套接。在大端盖和筒体之间有一密封垫形成一高效的密封，密封垫为不锈钢石棉缠绕垫，这个密封垫嵌在筒体的凹槽内并通过大端盖面上的凸缘定位，这种结构方式确保大端盖和筒体的面与面接触并在密封垫上产生紧力。选择这种材料所制造的弹性密封垫，可以进一步防止由于密封面一部分表面受损所引起的泄漏，降低密封比压系数特性，从而降低大端盖螺栓载荷。大端盖螺栓借助于液压装置张紧，液压装置能给予螺栓精确地加载，使大端盖发生变形的可能性减至最低。大端盖与筒体的结合面高度光洁，最内一级内泵壳与筒体之间装有垫圈，该垫圈为镀铜钢圈，两面都经研磨加工到很好的光洁度，可以防止发生碰磨、卡涩现象。内泵壳选用耐腐蚀和冲蚀的13％铬钢，相邻内泵壳间的接口为金属对金属式，相对的配合面都加工到高的光洁度并经研磨。导叶环同样是13％的铬钢，各级导叶内定位销定位于前级泵壳上。各级间销子都是全封闭式，不与泵输送液体相接触，如果出现销子失效或松动，销子不会从泵出口处排出。每个内泵壳和导叶的内孔上都装有可更换的磨损环，末级导叶和出口大端盖间的碟型弹簧在组装和停机时给结合面提供足够的静压力，并允许内部组件自由膨胀，当泵运行时，水压建立，从而保证结合面严实的密封。每个磨损环内孔都加工有一组浅的平行槽，这种形式使其能保持光滑衬套的水力刚度，同时大大地减少泄漏，不需要其它复杂的防泄漏装置。筒体内所有受高速水流冲击的区域都堆焊以奥氏体不锈钢层以防止冲蚀。所有接合面也是用同样的方法加以保护。泵中所用的叶轮和导叶均为13%铬不锈钢精密浇铸，流道采用陶瓷芯法成型，由此而获得高的表面光洁度和强度、高精度和高重复性的叶形，以保证具有非常高的流通效率。叶轮上不装磨损环，但在其易磨部位留有足够的金属以备万一运行磨损时可车去并配上