7：B文章编号：1004泵功率占主机功率的3左右，供电煤耗以300g/kWh计算，若新的驱动方式下泵组效率平均可提高10，那么整个机组提效率高约是0. 3，降低供电煤耗约0.9g/kWh，按年利用小时5000h来计算，可节约4500吨标煤，煤价按800元/t来计算，年节省的煤碳成本为360万元。

　　因此，大型机组（300MW及以上容量的机组）锅炉给水泵驱动方式的选择，对整个机组经济性的影响越来越重要。

　　2定流量计算方法简介在进行新型电泵与汽泵驱动方式的热经济比较计算中，拟用定流量分析法。定流量分析法中假定用煤量不变，锅炉参数、效率、流量不变，一直到汽机入口蒸汽参数、效率、流量不变，只将进入小机做功的蒸汽量重新引回主机发电，然后经厂变到电泵电机驱动给水泵，比较5种驱动方式各自的上网电量，上网电量高者胜出。在计算中将考虑汽泵中进汽的管道效率，排汽的管道效率，小机油泵功率，小机排烟风机功率，可能的内漏对小机效率的影响，前置泵电机功率等所有真实情况。

　　文中定流量分析的基本条件如下：2）给水流量、温度、所需要的扬程及主蒸汽流量相等；1给水泵驱动方式的争议在常规燃煤火力发电机组中，给水泵是电厂辅助设备中为耗功的设备，常占主机功率的2~ 4.对于主机或小机均可采用湿冷的纯凝机组是应使用电动给水泵还是汽动给水泵，则是目前存在较大争议的领域。基本上可以分成两个流派：电动给水泵流派。西欧国家（英国、法国、意大利、比利时等）倾向于采用电动方案，理由是他们国家生产的小机内效率几乎等于电能传递效率和主机低压缸内效率的乘积，在这个大前提下，电动方案的综合投资要比汽动方案低很多，因此电泵方案。

　　汽动给水泵流派。美、日、前苏联则认为他们国家生产的小机内效率高，并大于电能传递效率和主机低压缸内效率的乘积（即汽动方案的机组净出力大于电动方案的机组净出力），故认为汽动方案优于电动方案。

　　我国由于三大汽机制造商多引进美国、日本、前苏联的技术，因而大多接受小汽轮机驱动方案，只有少量从法国进口的原装机组采用电泵驱动方案。

　　随着火电厂机组容量的增加，给水泵驱动功率也在增加，比如某1000MW先进机组100容量的给水泵轴功率是3. 0670万kW，因此给水泵用何种方式驱动对机组经济性的影响也在增加，特别是在低负荷工况下。比如1台1000MW机组，给水够裕量接收至小机的蒸汽回主机做功。

　　进行比较的5个方案为：传统液力偶合器电泵方案；高效液力偶合器电泵方案；大型现代变频电泵方案；30负荷等4个负荷下这5种方案上网电量高低。

　　在计算中以正常运行下的热经济性为主线，再3主机简介以国内某厂1000MW超超临界机组为例进行计算。本机主汽轮机为西门子（SIEMENS）制造，高、中压缸分缸布置，四缸四排汽；回热系统为三高四低一除氧，除氧器及汽动泵汽源来自中压缸抽汽；给水泵配置为50x2汽泵，不设电泵。机组主要参数及汽机主机、给水泵小汽轮机部分参数如表1所示。

　　表1国内某厂1000MW机组部分参数参数负荷4抽汽点压力/MPa 4抽汽点温度/ 4抽汽点焓/kkg-1主机排汽压力/MPa主机排汽焓/kkg-1主机排汽理想焓/kkg-1抽汽口至主机排汽理想焓降/kkg抽汽口至主机排汽焓降/kkg-1主机抽汽到排汽口效率发电机效率变压器及输电效率小汽机内效率小汽机机械效率给水泵轴功（50单台）/MW 4定流量法计算各驱动（配置）方案的净输4.1汽动方案对于小汽轮机驱动给水泵这样的形式，泵由小汽轮机驱动，汽源来自主机四级抽汽，排汽引至主凝汽器。系统简图如所示。

　　汽动方案系统简图；Vm一主机机械效率，Vg―发电机效率，Pqb―前置泵消耗轴功，kW；Vd―前置泵电机效率，Vgcb一高厂变效率，Vdeb一低厂变效率，Ui―小机交流油泵电机电压，V；―小机交流油泵电机―小机排烟风机电机电压，V；Ipy―小机排烟风机电机电流，A；cosp―电机功率因子。

　　4.2传统电动方案电动方案调速装置常用液力偶合器来实现，电机也米用传统电机。系统简图如所示。

　　电动方案计算系统简图械传动效率，ng一高压变压器效率，nt―普通电动机效率，n.一高效液力偶合器效率，。

　　4.3高效电动方案目前，除常用的齿轮液力偶合器外，出现了高效液力偶合器，其在50负荷时还有高达92左右的效率，比传统的液力偶合器高20左右（见图，对传统汽泵方案中热经济性占优的理论提出了挑战。在这里，电机也采用高效电机，虽然成本有所上升，但可以保证即使是30负荷也有93.6的效率。系统简图如所示。

　　高效液耦方案计算系统简图动效率，nmt高效电动机效率，ngcb高压变压器效率，.一高效液力偶合器效率，。

　　4.4现代变频方案由于无换向器电机转速可以变化，且满足锅炉给水泵的转速要求。为了提高整个泵组效率，将给水泵与无换向器电机直接相连，前置泵通过一个减速齿轮参与整个泵组的变速，所以在这个方案里，前置泵的功率也是随负荷变化的。其系统简图如所示。

　　变频方案计算系统简图效率，ngcb高压主变压器效率，nmt高效电动机效率，nd+减速齿轮效率，.一现代大型变频器效率，尺一考虑到变频器散热需要额外增长的功率消耗，所考虑的耗功放大系数，K1. 4.5主轴驱动方案该驱动方式是将主汽轮机的主轴通过液力联轴器直接由主机的主轴驱动给水泵。

　　这种驱动方式曾在美国风行一时，终因有增加机组轴向尺寸，影响机组布置，采用变速箱影响机组经济性等缺点而被淘汰。在我国发电规模及发电技术飞速发展，我国火电行业竞争日益激烈的今天，火电机组前箱大为简化，比如外高桥第三电厂1000MW机组前箱仅有一盘车装置与一径向轴承，为留出单台100容量给水泵的靠背轮接口提供了可能，这里的液力偶合器采用高效的液力偶合器。系统简图如所示。

　　传动效率，ng―发电机效率，.一偶合器效率，呢一高效电动机效率；。1>一高压厂变主轴驱动方案计算系统简净功计算数据汇总（见表2）表2各驱动方案净输出功计算汇总MW各方案净输出功负荷N净泵N净电N净频N净轴6热经济性分析由表2可以看出，传统电泵方案上网净功率少，而且各个负荷下均少，所以是5种方案中差的；作为基准的传统汽泵方案次之；高效液耦方案在满负荷下就已超过汽泵方案的上网净功率，在另外3种负荷下也已超过汽泵方案，加上电泵方案系统简单、设备少、布置灵活、可靠性高，所以高效液耦与高效电机的配合使用，颠覆了传统上认为300MW以上的大机组汽泵方案比电泵方案占优的观念。

　　变频方案的4种负荷下又比高效液耦方案的上网净功率高，体现了变频方案中给水泵与前置泵同时变频节能的优越性；相对来说主轴方案是5种方案的能量传递环节少的，所以在100负荷时，上网净功率大，而且多了3.7MW，多发的功率是变频方案的3.7倍、75负荷时是变频方案的3.25倍。但因为主轴方案中因为前置泵没有参加变频节能，因此在30负荷下，上网净功比较变频方案低，但实际运行中，机组一般不会在30负荷下长期运行，电网调度的机组负荷下限在50负荷，实际上主轴方案是5种方案中热经济性好的方案。

　　而且如果主轴方案中100容量的前置泵也参加变频调速，即在低负荷下降低前置泵转速，这样即使在30负荷下上网净功率也会比变频方案高，这里不再赘述。

　　7不同驱动方式的综合比较从热经济性的角度考虑，电厂锅炉给水泵的5种驱动方式的优劣排序是：传统电泵方案<传统汽泵方案<高效液耦方案<变频方案<主轴方案。

　　新型电泵方案热经济性无疑是比传统汽泵方案热经济性好，但电厂真正选择锅炉给水泵驱动方案时，热经济性往往并不是指标，还要考虑到初投资费用、土建费用、维护以及大小修费用等。

　　由于1000MW机组尚没有足够的费用数据进行分析，以300MW机组为例（结论对1000MW机组也可），据10、、3与12提供的数据归纳如表3所示。

　　表3 300MW机组锅炉给水泵配置费用比较万元传统电汽泵高效液现代变费用泵方案方案偶方案频方案设备、土建、安装维护表3中高效液偶方案由于在我国实践的太少，现代大型变频方案还没有应用，所以暂无法列出维护费用（13提供高效液偶方案一个年大修费用为16.93万元），但就某种高效液偶来说，可保证10万小时的连续工作时间，所以高效液耦的维护相对汽泵方案来说不会太高，因为汽泵系统太多，太复杂，所以维护费用是高的。

　　至于变频方案由于国内尚不能生产无换向器电机这种产品，需要全部通过上海某外资公司从法国进口，所以在目前条件下费用相当高，表中根据~30年的无故障运行。由于初投资费用高，在我国电厂短期内进行实践的可能性较小。

　　而主轴驱动方案在费用上也占有比较大的优势，因为主轴方案只要大机提供一个接口，只需1台100容量的高效液耦的费用，前置泵电机费用并不高，如果配普通电机费用更低，所以无论从热经济性角度，还是从投资、维护角度考虑，锅炉给水泵的5种驱动方案中，主轴驱动方案都是优的。

　　必须强调的是，上述3种典型机组的案例计算，是以各电厂各汽轮机厂提供的热平衡图与效率值、各给水泵制造厂提供的效率曲线，以及部分现场收集的数据展开计算分析的，在分析中假定汽轮机与给水泵等设备严格按照给定曲线工作的，没有考虑到机组实际老化所造成效率偏差，即便是这样，上述计算结果对锅炉给水泵5种驱动方案的比较也是有意义的。

　　8结论对于汽泵方案，提高小机的效率能够提高机组的经济性，但这实际上各制造厂已接近极限，提高的空间非常有限。

　　~50MW的纯凝汽式小型汽轮机，使用主机的抽汽做功，其蒸汽热力过程与大型主机的做功过程对比，效率明显偏低。实际上由于驱动给水泵用小汽轮机，是一种变参数、变功率、变转速的特殊工业汽轮机，特别是其效率特性，因变工况下各级速比的大幅度改变而剧烈变化，通常随机组负荷的减小，其效率急剧下降。

　　随着火电机组年利用小时的下降，机组在低负荷运行时间越来越多，在低负荷时小机的相对内效率比主机低压缸内效率下降得要快得多，比如某机组50负荷滑压运行主机低压缸效率88.1左右，小机效率已从额定工况下81下跌到65左右。

　　对于电泵方案，提高传动效率（主要是液力偶合器效率与电机效率）能够提高机组经济性。

　　新出现的高效液力偶合器由于采用刚性原理传动并变速，所以大幅度提高了传动效率，电机效率近来也出现了高效电机，所以这方面有继续提高效率的工作可做。

　　对于主轴驱动方案，提高主机效率和传动效率（主要是液力偶合器效率，比如调速之星）并尽可能的减少给水泵侧联结环节，能够提高机组经济性。

　　经过对5种驱动方案的热经济性与投资、维护费用的比较，主轴驱动方案无疑都是优的，主轴驱动方案不利之处在于安全性不如其他方案，一旦给水泵不能正常工作，主机就要停运。事实上上海某发电厂在全国率先进行了100容量的给水泵实践，并获得了较好的节能与安全的效果。从国际上来看，美国与德国等国在超超临界机组上大量采用100容量的给水泵，给水泵组强迫停运率中，德国是世界先进的指标仅0.1868，所以用100容量的给水泵技术上可行，安全上也是可靠的，将是今后大型汽轮机发展的一个重要方向。