在美國,加利福尼亞電力危機使人們意識到需要在短期內建立起新的發電廠。高效的燃氣聯合循環發電廠不僅建造迅速而且所需投資總額小。蘇爾壽(Sulzer)泵業的Doug Filker發現,為了使這些系統運行,需要可靠的鍋爐供水泵以及其他輔助泵。
由于違反國家及當地的規定,北美的電力工業發展得紅紅火火,目前,新發電中的190,000兆瓦都是由該地區生產的。目前新建設項目中的95%以上都是基于燃氣渦輪機技術,該技術運用燃燒天然氣的渦輪機以及發電機向輸電網提供電力,它即時供電且費用低。燃料燃燒技術及渦輪部件冶金技術的革新將這些機器的輸出量和工作效率推向新的水平。

圖1:荷蘭的聯合循環發電廠Pegus是裝備有蘇爾壽
泵的900多家發電廠之一。
圖2:一家聯合循環發電廠的示意圖。泵是現代化的
聯合循環發電廠的必備組成部分。蘇爾壽通過擴張其
擴散泵和螺旋泵生產線,從而跟上日漸增強的要求。
鍋爐供水泵
很多發電廠都設計有廢熱回收蒸汽鍋爐(HRSG),以便利用汽輪發電機來產生二次電力(圖1、圖2)。這些高效的聯合循環系統的核心部件是鍋爐供水泵。鍋爐供水泵屬于高能機器,因此必須在極端工作條件下保持其可靠性。由于渦輪機的放熱量增加,所以愈發需要更大容量和更高壓力的鍋爐供水泵。
發電行業的強勁表現還刺激了燃煤技術。煤炭價格最便宜,資源最豐富,能與天然氣相媲美。今后,伴隨著新型電力傳輸原理,將在煤礦附近建設起高效、低污染的燃煤發電廠。這些發電廠通常使用高速、高能的雙水箱鍋爐供水泵。
標準化的工廠設計
聯合循環發電廠采用組件技術設計而成。一個1000兆瓦的發電廠將具備四臺模塊化的250兆瓦燃氣輪機組件,它們各自帶有或共用HRSG。根據組件技術的原理,建立多個電力島以滿足當前及未來的電能需求。諸如西門子(Siemens)、博萊克&威奇(Black & Veatch、Bechtel)、阿爾斯通能源公司(Alstom Power)、Lockwood Greene、Tractebel、 Washington Group和 Calpine等主要建筑工程公司各自都有其標準的模塊化工廠設計,蘇爾壽(Sulzer)向它們提供標準的泵組解決方案。
這些模塊化、標準化的工廠設計不再使用冗余設備。為了滿足對可靠性的高要求,在送貨之前,先在廠里對泵進行測試。工程師們模擬各種工作環境,例如熱瞬時現象、減小的吸氣壓力、全面的培訓操作或者變速,測量振動級與噪聲級,以便在現場出現問題之前發現任何潛在的問題。全面的測試能力必須被視作基本服務。蘇爾壽(Sulzer)測試裝置(圖3)被設計用來在50或60赫茲的配置情況下測試高能泵。在工作現場,為了確保泵的可靠性,正確安裝泵就顯得至關重要。在試運行之前,必須將上噴嘴、調整噴嘴、儀器與控制設置這些事項全部調節到恰當的公差范圍內。而且,為了使泵的使用壽命和可用性達到最大程度,操作員知識與過程控制也是必不可少的。這些能力會避免出現錯誤的泵操作,例如,系統干擾,損失吸氣壓力,在低于最小流量的情況下運轉,高軸承溫度或高油溫,瞬時過熱現象或錯誤起動與停機。

圖3:蘇爾壽在Burnaby、英國哥倫比亞、加拿大
的測試設備是為北美市場提供的,具有當今最先
進的技術。測試裝置被設計用于在50或60赫茲
的條件下測試高能泵。
圖4:諸如該MSD這樣的鍋爐供水泵是為極端的工
作范圍而設計的。通常,安裝泵時不安裝備用泵,所
以泵的全部可用性在很大程度上取決于設備的正常安
裝和工作。
滿足服務要求
聯合循環發電廠可被設計為基本負荷及/或峰值負荷發電廠。在出現高負荷用電需要時,氣輪機排氣溫度增加,提高了系統汽壓從而使電輸出量增加。泵系統必須時時刻刻都可靠、可用(圖4)。通常它們必須適應12種以上的工作條件且滿足每年多達200次的起動與停機。由于鍋爐升溫時間至關重要,所以我們希望泵能夠在不出現內部磨損或損傷的前提下應對快速熱變化。作為一種制度,蘇爾壽(Sulzer)的工程師們全面評估工作系統并向客戶提供泵選擇和設備包,以滿足最為苛刻的服務要求。
泵的使用壽命更長
如今的聯合循環發電廠中所使用的高能泵是經過嚴格設計的產品。盡管,在液壓系統的建造中已經準備好了這些高能泵,并且它們是標準化的,但是,為了保證其可靠,還必須對它們進行正確的說明,為它們配備合適的裝備,正確地安裝及操作它們。四種主要服務情況包括鍋爐供水、冷卻水、冷凝物以及普通服務應用。
可以證明,最危險的應用是鍋爐供水泵。在基本負荷工作條件下,泵處于連續運轉狀態,并且通常是性能范圍中最有效的部分。多級環形截面擴散泵的設計(圖5)所用的這種工作模式采用如下裝備,包括平衡盤、含油軸承、油環潤滑(圖6),它們布置在一臺Permavor提升裝置中。
與循環工作不同的是,泵必須滿足交變載荷的要求,并且在其整個范圍內都能工作,其中包括頻繁起動與停機以及變速(當安裝了變速傳動裝置時)。對于循環工作情況,蘇爾壽(Sulzer)建議采用平衡鼓、套筒樞軸導向板、壓力潤滑系統這樣的裝備。因為建造特點與工作參數相符,所以,這樣的配置保證了最大的可靠性,為設備的使用節約了能源,保證泵的使用壽命更長。

圖5:M系列鍋爐供
水泵用在工作條件快
速變化的應用場合中。
圖6:Permavor是
一種取得專利的非
機械式提升裝置,
它使用永久磁鐵,
能將多級環形截
面擴散泵的內部
零件的停止/起動
磨損減小到最小,
從而使平均維護
間隔時間達到最大。
Permavor安裝在
泵軸上,它在起
動和停機期間減
小軸向推力(紅
色/藍色:不同極
性的環形磁環)。
協作的好處
為了降低發電廠的設計和建造費用,幾個業主和工程建設公司決定利用他們各自的供應商基礎來達成聯合協議,以便通過合伙來實現協作的好處。與一個或兩個廠商合作,標準過程,預先經過批準的圖紙和程序,以及就商業利益達成一致意見,這幾點確保了供應商基礎不僅成本低,而且可靠、安全。
全球客戶支持
由于在許多國家都存在違反政府規定的情況,所以出現了一種新型的電力公司,它們跨區域和電網邊界。在加拿大和美國,10大電力公司每家都擁有逾10,000兆瓦的凈資產。隨著合并企業的出現,很可能只有幾個主要實業來占有歐洲市場。在未來幾年內,整個行業將繼續合并成幾個跨國電力公司,所以,擁有確定的客戶服務支持或機構來向這些公司提供全球性的維護服務,以保證已安裝的泵可以正常使用,這一點對廠商來說至關重要。
如今的聯合循環發電廠中的離心泵的可靠性和可用性取決于以下幾點:正常應用,選擇相配的特點與設備,車間測試,正確的現場安裝,泵操作的培訓,常規維護和服務工作。必須與提供全面服務的泵類產品供應商合作,才能保障泵安裝的可靠性,這是向用戶輸送聯合循環即時電力不可或缺的條件。
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