汽泵与电泵的经济型比较

1、院 系： 能源动力与机械工程学院 专业班级：热能0601 学生姓名： 张永旺 指导教师：于刚 学 号：1061170129 译文成绩： 华北电力大学毕业设计（论文）译文部分原文著作（期刊）名称：Economic Comparison of Steam Turbine Versus Motor-Driven Boiler Feed Pumps作 者：A.G.MELLOR,R.C.MUIR,J.F.O'MARA原文出版单位：Mellor, Muir, O'Mara, Ransom原文出版时间：AUGUST 1956原文出版地点：Downloaded on April 15,2010

2、 at 03:04:53 UTC from IEEE Xplore汽轮机驱动与电动驱动锅炉给水泵的经济比较在抽汽式汽轮机发展之前，许多蒸汽发电站辅助设备是被汽轮机抽汽驱动的，而这些汽轮机的抽气通常用于加热给水。给水加热普遍采用的是来自主汽轮机的抽气对辅助驱动器的再一次评价。由于电站辅机吸引力，电机和辅助电源系统可靠性的提高都使用电力驱动。由于发电机组的大小和蒸汽压力普遍被考虑，所有电动辅助系统的初始投资通常显示超过了汽轮机驱动的第一成本。其结果是在现代发电厂全电力驱动几乎普遍使用。受到利用汽轮机驱动锅炉给水泵的启示，最近出现了普遍的问题。这种种问题是因为其中有以下几个因素：1.这种趋势是由于更

3、大的发电机组使用了更高的蒸汽参数从而导致更大的锅炉给水泵的电耗。2.锅炉给水泵的发展，在3600转以上的速度运行。这些高速泵更经济，特别是对高压力机组。3.在设计一个辅助动力系统的困难在于以处理更大的泵电耗需求，此时大的发电机组在高参数下运行。本文的目的是介绍汽轮机驱动和锅炉给水泵电动机驱动的经济比较，并作为确定对每种类型的驱动器应用领域的帮助。结论1.对于主发电机组的大小，并考虑蒸汽压力范围，锅炉给水泵汽轮机驱动器不能单独的考虑到投资上，除非单独一个全尺寸没有备件汽轮机驱动器被考虑。2.在所有情况下做了3种比较，同时都增加了电站的净产量为在本文中进行的评价。3.这似乎并不符合经济原则，由于每

4、个发电机组安装了超过2个的汽轮机驱动，此时安装2个全型号的成本大约和安装3个半大小汽轮机等同。4.随着发电机组的规模和蒸汽压力的增加，似乎从一个汽轮机成为投资成本的角度出发，稍有点更为有利。在规模及以后审议的蒸汽压力在这项研究中，传统4,160伏辅助电源系统的实际限制是应该可以达到电机驱动锅炉给水泵的使用。在这一点上，将有一个在电动驱动器和辅助设备的成本大幅增加经济基础比较 在比较电动驱动，汽轮机驱动锅炉给水泵的相对经济，三大因素必须考虑： 1.初始投资。 2.增加电站输出的评价。 3.净站热率。初始投资1.涡轮驱动锅炉给水泵的使用，在辅助电源系统中，相当节省是可以达到的。图1和2显示这些节省

5、，其中包括辅助变压器，开关设备，电缆，运行和接地装置。 2.当汽轮机驱动水泵的使用，它通常可以减少4,160伏特的辅助动力系统电压至2,400伏特。超过4000伏特电动机的在2300伏电机价格节省如图3所示 。 3.该电动变速泵和泵驱动器的成本是在图4所示。4.图5显示的汽轮机和汽轮机驱动泵的价格。这些价格都是基于在后面图17和图18中介绍的那种汽轮机类型。5.汽轮机管道和管道安装费用如图6所示。图1 实用汽轮机代替电动驱动汽轮机的辅助电力供应系统的费用的节省。两台辅助变压器用于电机驱动。唯一的变压器用于汽轮机驱动。图2 实用汽轮机代替电动驱动汽轮机的辅助电力供应系统的费用的节省。两台辅助变压

6、器用于电机和汽轮机驱动。图3 4000伏特的电动机和2300伏的电机包括锅炉给水泵电机总价的不同图4 电机与泵的价格图5汽轮机与泵的价格图6 额外的厂用管路与管路安装费用图7全厂及锅炉及附件的费用图8满负荷使用汽轮机驱动锅炉给水泵增加电站输出的评价当由汽轮机驱动锅炉给水泵时，通过增加了额外锅炉、凝汽器和主变压升压器，正常辅助电耗减少和电站净输出增加1.图7显示工厂总投资预计平均成本和锅炉厂的成本。这些费用是用于确定增加电站产值输出。在一节中所述的题为“分析方法”。2.图8显示当汽轮机驱动泵使用时电站净输出增加。 3.凝汽器的额外费用假定为10元，每千瓦（千瓦）的输出，在主电源变压器上的增加额外

7、费用为每千瓦1.70。NET中站热价格初步研究表明，在满负荷的涡轮驱动锅炉给水泵的使用将导致净站热率略有增加。在低负荷，电动泵可提供更好的散热率。考虑到大多数机组预期负载周期，这是假设了两种类型的驱动器的电站热率可作为时超过该单位的评价采取评价。在某些情况下，如果遇到不寻常的负荷周期，对热率的影响应该更准确的评估。方法分析初始投资在决定投资电机和汽轮机之间的成本区别的各项研究中，只有那些认为，在大小或等级的变化被认为是电站组件。当汽轮机驱动使用时，组件的投资可以限制或者降低。总的来说，从这个总的净节省来讲，如果有的话，是可以实现的。是由汽轮机，确定所需管道及管道安装的成本的减少决定的。这些净节

8、省显示在下部的图14，15和16。应当指出在图14汽轮机的初始投资比电机驱动少。然而，在图15和图16中电机驱动的初始投资比汽轮机驱动的要少。下面的投资成本作比较：1.图14显示了一个全尺寸对两个半大小的电机驱动和汽轮机驱动器的使用比较。2.图15显示了两个半大小对两个半大小的电机驱动和汽轮机驱动器的使用比较。3.图16显示了两个全尺寸汽轮机的使用对3半大小的电机驱动装置的比较。对于每一个上述的比较，3600转的电机和变速泵对高速（5500到9000 rpm）的汽轮机和泵进行了比较。同时表明了1800转的马达价格，变速驱动器和齿轮驱动高速泵的价格。 图9给出了在使用要么电机或者汽轮机驱动锅炉给

9、水泵时，驱动系统的各种蒸汽压力辅助电耗的总要求。可以看出，锅炉给水泵电机的电耗需求弥补了很大百分比辅助电耗需求，在每平方英寸约42%的2400磅福利。因此，当汽轮机驱动锅炉给水泵的使用，大小和辅助动力系统成本的大大减少。如图10所示对三个辅助动力系统的基本安排进行了研究。安排1是一个分割总线使用两个辅助电源变压器。这项安排是在所有情况下使用的锅炉给水泵电机驱动的。安排2和安排3是单辅助电源变压器是可行的安排以及汽轮机驱动器被使用时。对于审议中的所有机组的大小，当锅炉给水泵为电机驱动时，4.16 kV的辅助电源电压系统被使用。因此，当电机驱动被使用时，所有的费用是根据一个4.16 千伏电压的辅助

10、动力系统。但是，通过汽轮机对锅炉给水泵的驱动，无论是2.4千伏或4.16千伏辅助电力系统电压为宜。因此，在使用这两个电压的投资成本已经被考虑，此时汽轮机驱动使用。一般来说，2.4千伏系统花费更低，这时候由于是较低的成本的电机驱动，电机馈线开关柜，启动变压器以及中性点接地电阻的消除。下面假设决定各种辅助动力系统组件的效率。1辅助电力系统功率因数为0.85。2断路器是A型M2.4/-4.16-150/250。3对于安排1，辅助电源变压器效率是实际的辅助电源需求的一个。4对于安排数2和3，辅助电源变压器效率等于实际辅助电源，由图9可以得出。5辅助电源变压器是油浸自冷式。6启动变压器是油浸式自冷式或强

11、制风冷式。7启动了变压器风冷效率相当于一个机组的实际辅助动力需求。8按瞬间故障电流计算,百分之百的电机负荷或是2.4千瓦或是4.16千伏的假设。9允许的电压下降为百分之十五，为启动时的最大动力。10当使用汽轮机驱动锅炉给水泵，此时对于计算压降启动时的最大动力的马力效率为为二分之一的锅炉给水泵要求的大小。11高电压在138千伏。12主励磁机轴连接到发电机。图1和2显示了这些比较的结果，并给出由电动机驱动以及汽轮机驱动锅炉给水泵的辅助动力系统的费用，并作为最大汽轮机发电机效率的一种评级功能，适用于从12万到24万kw的任何规模，并且是在蒸汽压力从1450到2400磅每平方英寸计。在图1和图2所示的

12、结果是基于三个半锅炉给水泵电机。如果两个锅炉给水泵电机的使用，12,500元应减去节省成本，如图所示1和图2，考虑到额外的设备用于第三个马达所需。这些曲线还包括一个小型辅助泵电机和必要的控制设备，要求在锅炉启动时获得压力，同时锅炉给水泵是汽轮机驱动。图11给出了对于驱动锅炉给水泵计算上所需的电机以及汽轮机的能力。该曲线是基于汽轮机效率的110%的最大蒸汽流量，并且包括泵磨损和瞬态条件的10%的额外流量平衡，此时假设3600转的电机转速。如果1800转的电机转速考虑，由于齿轮的效率，电机马力要求应当增加了2%。该曲线是基于在全负荷驱动下的。因此，如果有两个或三个半容量的驱动器被使用，马力的效率应

13、该一分为二的看。如果一个汽轮机马力要求小于已经给定的机组，只是由于泵的转速控制在汽轮机内的，因此，没有额外的损失因素需要加以考虑。如果一个节流阀被用于电机驱动，因为节流损失，所需的电机马力也比汽轮机马力更大。然而，一个节流阀的使用没有提供相当于从一个汽轮机驱动得到的可变速度性能。需要电机的大小从图11中可以看出，价格从图4中可以找到。该曲线包括一个完整的电机价格，以及泵转速的控制方法。在1800 rpm电机曲线中包括一个齿轮驱动高速（5500至9000 rpm）的价格。给出的价格为抽油机之一。如果两个或三个电机被使用，适当的乘数是必要的。从一个4.16 kV系统将2.4千伏系统，可实现在余下的

14、辅助电动机成本的大量节省。图3则合理预期的估算的美元节省。从图1或2中获得的美元金额加上图3和4，是从电机驱动到汽轮机驱动锅炉给水泵的总的辅助动力系统的美元投资。图5给出了汽轮机和泵的价格。该曲线是一个450磅重的750摄氏度的机组，并在全锅炉压力和温度下的启动和轻载运行，以及给水加热的抽取。以下附件包括：转向齿轮，转向齿轮泵，辅助油泵，空气马达转速控制，转速表，以及其他所需的辅助设备。图6条近似的说明了对于安装一个完整汽轮机的管道和管道安装费用。该曲线是根据图17的管道的安排。所有阀门价格均包括在内。在较低部分的图14、15和16曲线给出了工厂总投资成本的，这是根据电机驱动和汽轮机驱动锅炉给

15、水泵相比较而得来的。该曲线是根据在使用汽轮机驱动时一个电压为2.4 kV的辅助电源系统，也是基于3600转速电机和泵。在使用汽轮机驱动时，一个4.16 kV厂用电系统电压在所有情况下的研究更昂贵。因此，将使电机驱动器的使用更为有利。讨论Korassik（沃辛顿公司，哈里森，新泽西州）：作者的重要贡献在于对锅炉给水泵如此重要的辅助设备的应用分析。当考虑到现代火电厂锅炉给水泵越来越重要时，增加这方面的需要也就显而易见了。大约30年前，当蒸汽轮机的运作环境为每平方英寸625磅的压力时，锅炉给水泵消耗了占全厂总产出的只有百分之0.5，肯定是一个很小的比例.。在今天每平方2350磅的压力，锅炉给水泵的电

16、耗占全厂总能力已发展到2.5以上。对于每平方英寸3500磅的超临界发电厂，给水泵电耗需求增加至4%，当运行压力达到每平方英寸5500英镑，这种需求将达到6%。电厂辅助设备消耗占全厂总量达到6%是个很值得注意的，不仅是它的设计而且还有应用。作者参考的锅炉给水泵在3600转的运行状况。这可能值是导致这些高速泵发展的原因。使运行的锅炉给水泵转速从6000转到9000转的主要目的是使每级都形成更高的压头，降低级数达到给定的压力，同时减小的整个锅炉给水泵的大小。给水泵的大小和级数的降低并不是考虑到经济的问题而是相对的可靠性。如果内部间隙没有减小，那么这个轴挠度的降低也增加了锅炉给水泵的可靠性。更小型号的

17、给水泵拥有另一个提高可靠性的方法，因为它降低了区域内部的压力，同时降低了高压泵套管接头的应力。事实上，锅炉给水泵的压力的探讨时蒸汽发电厂运行在每平方英寸3500磅同时不能与3600转速的泵相吻合，如此情况下蹦的转速必须设计在6000-9000转。在1956年1月，高速锅炉给水泵的达到了不在考虑试验机组了。下面说明下我公司的锅炉给水泵的安装。第一台机组被建用于大众用电和新泽西州的天然气公司，同时安装扩建了卡尔尼7、8号机组。该泵的设计支持每小时592500磅的给水，同时排放压力为每平方英寸2720磅。它是一个4级的泵，设计转速为9000转。这个电厂利用相同型号的4台常规的3500转速的泵，这个高

18、速锅炉给水泵通过液力偶合器和升压型齿轮被一个3000马力3570转速的电机驱动。自从1954年之后，经过初步的运作，该泵所需的机械设计进行某些修改，并恢复到了卡尔尼厂的正常投运。自从那时起15个额外的告诉泵开始在美国的蒸汽电厂开始应用。这是特别有趣地注意到，这15个水泵，7号泵被蒸汽轮机机驱动。这个比例完全是在过去的5年间和普通的实力相比，在压力范围在每平方英寸1250磅时，我公司的中心电站并没有单一的汽轮机驱动锅炉给水泵。这也记录到了25个告诉蒸汽轮机驱动锅炉给水泵已被应用于美国海军航空母舰上的最新型。正如作者的所写，高速泵的发展不是唯一唤醒了汽轮机驱动器兴趣的唯一因素。向更大型机组和更高运行压力发展的趋势增加了锅炉给水泵的电力需求，从整个蒸汽角度来达到驱动蒸汽轮机允许蒸汽轮机驱动整个电力马达的要求。但是，还有另外一个因素，同样重要，有助于重大汽轮机驱动普及是现在的高压锅炉给水泵的7个可靠性。直到最近，存在着对蒸汽电厂操作人员明显不愿意使用全容量泵，因为他们不信任一个安装锅炉