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双驱动蒸汽泵在煤矿中的使用

2020-07-10 14:446950
  【中国泵阀商务网 相关文章】在过去的煤矿工业生产过程中,常常依靠蒸汽来驱动蒸汽泵,这类似于先有鸡还是先有蛋的情形。蒸汽机与水泵的关系就是这样的:蒸汽机在能产汽之前需要水泵来上水,但是水泵需要蒸汽来驱动。


双驱动蒸汽泵在煤矿中使用

为了解决这一矛盾,许多大型煤驱动厂先使用发动机来启动蒸汽泵,当适量的蒸汽出现时condensingturbines与mainunitLPcasing并行操作去驱动蒸汽泵。这种装置通常效率低价格贵而且容易发生机械问题。因为当工厂进行低负荷操作时,需要在zui后Turbine阶段,使用LongBlade并且注入高压汽(2400to4500PSIG)到低压Turbine(150PSIG)。改用可变频率(VFD)的电驱动泵可以减少一些上述麻烦,然而这个方法也很贵,并且对机器有损害,而解决这种损害又要增加50%的消费。

一个较好的解决上述问题的办法是使用双驱动蒸汽泵。在开始时,电动机启动水泵,当气压增高时,后面的pressureturbine取代水泵,并且关闭电动机;或者,如果是蒸汽机需要,电动机可以继续工作并且驱动booster泵。使用双驱动蒸汽泵,免除了对启动泵和电动机的依赖,提高了工厂的效率和安全。

双流动CondensingTurbines

通常CondensingTurbines与mainunitLPcasing平行使用,并且可以用作双驱动中的主动力;然而大型工厂,相对高转速泵(eg.Upto7300RPMforaSulzerHPTMultistageBarrelCasingBoilerFeedPump)与CondensingSteamTurbine不配套。泵的动力要求高汽流,由此导致大量废汽容量,也就是说alargelaststageexhaustannulusarea导致longlaststageturbineblades.由于泵速(RPM)的需求,bladevelocities已经极大的超过了它的zui佳负荷。除了效率受限外,hightipspeeds和longblade结合起来也经常导致机械故障,比如blade不再工作。

为了避免这些问题,有些工厂提供了turbineswiththelasttwobladerows“doubleflowed”withtheflowsplittingbetweentwosetsofsmallerdiameterlast-rowblade.这种方法有时可以解决blade机械问题,但是由于flow在分散气流的过程中被削弱,效率仍旧不佳。事实上,condensingboilerfeedpumpturbine通常6-7%低效率,相比较mainunitsteamturbine。

有些工厂,包括Siemens的SST-500型号,提供一套完整,双流动反应类型的蒸汽驱动泵turbine。Turbine中部含有steaminlet,在两端排气。这样形成了一个长的rotor,由于在反应设计中已延续了大尺寸rotors,所以长rotor没有问题。这种双流动的设计解决了blade的机械麻烦并且提高了效率大约2-3%points相比较mainunitLPcasing。然而,这仍然是价格不菲的机器,两端排气的设计也使得ductthe

Exhaustbacktothemainunitcondenser不好控制并且造价高。

低蒸汽流量的问题

低蒸汽流量是以condensingturbines作为蒸汽泵驱动力的另一个困难。在低负荷操作时通常没有足够的汽流通过mainunitLPturbine,因而不能预防由于bladewindagelosses造成的机器过热。

在这种特况下,蒸汽泵turbine必须适应蒸汽机的高压高温汽。为了让一个设计承受大约150PSG压力的turbine去驾驭高压汽2400to4500PSIG,因厂家而异)必须有一个特殊的高压insert和valve,去引导高压汽到控制台的一个小arcsegment,或者分隔外源throttlingvalve和desuperheater。这种separatethrottlevalveanddesuperheater,以及联带的piping是目前常用但不便宜的途径。当然目前有些厂家的价格也是根据市场的需求而涨的。

综合以上种种原因,许多新近的厂家已经开始转向可变频率的电动驱动泵,即便是效率被发电及VFD和电动机所影响,这种系统仍然常常比蒸汽turbine驱动泵效率要高。

双驱动泵:为了避免上述问题,双驱动泵引起重视。双驱动系统包括使用了一个蒸汽turbine作为主驱动,并且一个2polemotor作为startup驱动;蒸汽turbine通过一个gear-type,overrunningclutch被连接到蒸汽泵的正常驱动端,在一个60Hzplant,一个2poleinductionmotor,以大约3600RPM的速度通过第二个clutch驱动泵的另一端。

在startup过程中,如果没有汽,steamturbineclutch将被分离,而电动端的clutch将自动engage,只要电动机开始工作。这3600RPM泵速很好的协调了蒸汽泵要求的水流和压力。

当蒸汽产生时,turbine将被加速。当turbine速度开始超过电动机速度,turbine-to-pumpclutch将自动engage,并且motor-to-pumpclutch将自动分离。这种分离与连接两个不同的clutch是一种自动化的过程,turbine和泵将继续加速到全速,随之负荷也加大。此时启动电动机将关闭。

对于要求booster泵的设计,2-pole启动机可以设计为双头电动机,并且驱动booster泵。在这种设计中电动机将继续工作,尽管蒸汽turbine已经使蒸汽泵达到全速。在泵与2-polemotor之间的clutch也被disengagedandoverrunning。

Backpressurevs.CondensingTurbine

另一种方式是也使用双驱动泵,但是使用backpressureturbine来代替condensingturbine,这种backpressureturbine与mainunitIPcasing平行放置,从hotreheat吸取inletsteam,并且排出到mainLPturbineinlet.这种方式有很好的效率,更加可靠,并比电驱动经济。同时也排除轻负荷的弊病,具有接近蒸汽泵的灵活性,且不需要start-uppump。

这种backpressureturbine与泵的操作速度协调的比condensingturbine更好。从而使效率提高到与mainunitIPturbine基本一致。排气端蒸汽量也比condensingturbines少得多。因此不再需要大尺寸,高速的laststageblades。这种backpressure的缺陷是轻度升高的排气温度。大部分的能量可被mainunitLPturbine保留下来。这种优点是condensingturbine所没有的。相反给condenser和冷却系统增加热负荷。

双驱动蒸汽泵与BackPressureTurbine驱动结合的优势

从一个分开的启动泵到双驱动主泵,并且使用backpressureturbine作为主要的驱动有如下优势:

1、省钱:不需要启动泵和电动机高压piping,valves和switchgear

2、提高了效率:相对condensingturbinedrive或者具有VFD的电动驱动而言。

3、不需要备用的蒸汽源及pipingvalves以及de-superheater.

4、额外的节省:backpressureturbine相对便宜。

5、排除大尺寸的duct

6、提高了灵活性

7、提高了工厂的可造性

8、对于boosterpump,启动机可以连读驱动boosterpump而不需要电动机和switchgear。

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