摘要：近年来新建百万级燃煤电厂越来越多，在国家节能减排的大背景下，高位收水自然通风冷却塔（以下简称高位塔）以其显著的节能降噪优势越来越受到燃煤电厂的青睐，得以广泛应用。文章通过对某火电工程循环水泵选型方案（立式斜流泵、立式蜗壳泵、卧式中开泵）进行经济、技术比较，给出配置高位收水冷却塔火电厂循环水泵泵型推荐方案。
关键词：火电机组；循环水泵；选型与运行
前言
配置高位收水自然通风冷却塔火电机组，其出塔水压较常规塔要高14m左右，这造成配套的循环水泵与常规塔循环水泵在选型及其泵房设计上有许多不同之处。
1循环水泵选型的基本原则和要求
（1）当汽轮机以额定工况运行时，应满足对凝汽器乏汽的冷却循环要求，并保证循环水泵尽量在设计工况点附近运行。
（2）所选水泵的Q—H曲线要平缓，保证水泵在流量变化较大时，仍然有足够大的出力。
（3）流量和扬程要留有一定的富裕量，不能过大或者过小:富裕量过大会造成水泵实际运行时工况点偏离最佳工况点，水泵的效率低下；富裕量过小满足不了出力的要求。
（4）选择耐磨高效、吸上能力强、抗汽蚀性能好、适用范围广的水泵，应注意防止汽蚀发生。从样本上查出标准条件下的允许吸上真空高度或临界汽蚀余量，验算其几何安装高度。通常状况下，在一个大修期内，水泵的磨损扬程可能下降2%～5%，故扬程可留有2%～5%的余量，但是所留余量不得超过10%。要考虑装置的布置、地形条件、水位条件、运转条件、经济方案比较等多方面因素。
（5）选择水泵时，既要考虑其经济性和安全性，又要考虑运行维护的方便性，要便于运行调度、维修和管理。
表1 水泵分类表
2配置高位塔火电厂循环水泵泵型分析
从叶轮的型式上来分，水泵可分为离心泵、混流泵（斜流泵）、轴流泵。为保证水泵高效稳定运行，对水泵的选型一般是按泵比转数进行选择，低比转数泵适合于高扬程小流量工况，高比转数泵适合于低扬程大流量工况。离心泵适合的比转数ns一般在30～300，混流泵在300～500，轴流泵在500～1000，对百万机组火电厂湿冷系统，一般循泵比转数多在300以上，采用混流/斜流叶轮居多。
2.1立式斜流泵
立式斜流泵即空间导叶立式长轴斜流泵，为火电厂中循泵的主流泵型，对1000MW级电厂一般配置为1机3泵或1机2泵。配置高位塔火电厂循环水泵泵房为地上式布置，进水间设置有钢闸门和平板滤网，每台循泵具有独立的进水流道，循泵具有良好的吸水条件和清污条件，任意一台水泵故障时均可不停机检修，安全可靠性好。
立式斜流泵已在重庆万州电厂、山东寿光电厂等配置高位塔的火电厂得到成熟应用，该型泵技术成熟、性能可靠、效率高（设计点效率≥88%）等优点，但缺点是地上式泵房较高，虽与高位塔整体相比并不突兀，但美观性方面有所欠缺。
2.2立式蜗壳泵
立式涡壳泵在湿冷系统的火电厂中运用较少，该型泵对吸水口的流态均匀性要求较高，一般需设钟/肘型进水流道以保证水泵进水条件。
在高位塔循环水泵应用上，安徽安庆电厂采用1机3泵的方案，并直接采用了带90°变径弯头的管道吸水，这样就省去了进水间，降低了水泵间高度。从实际运行效果看，安庆电厂立式涡壳泵从2015年6月投运至今还未现较大问题，运行效果良好。
立式涡壳泵因为采用立式结构导致在安装、检修时较复杂，采用钟/肘型进水流道则使得泵房占地和投资超过立式斜流泵方案。立式蜗壳泵泵壳及其前后管道为承压系统，检修时必须保证泵前、后阀门严密止水才能打开泵壳，若发生大的泄漏时泵房可能被淹没，在安全可靠性方面较立式斜流泵方案差。
2.3卧式中开泵
卧式水平中开泵在中小型机组及采用间冷系统的电厂中应用较多，在大机组中很少用到。随着水泵制造技术的发展，近年来相继有大流量卧式中开循环水泵投入运行，如宁夏枣泉电厂、山东莱芜电厂等，目前尚无应用在高位塔循环水系统中的业绩。
卧式中开泵作为高位塔配套循环水泵，其优点是可将水泵和电机布置在地面上，采用管道吸水，布置简单、检修方便，能避免大的泄漏淹没泵房的风险，同时还可进一步减少泵房工程量，节省土建投资。
卧式中开泵方案的缺点是大流量泵业绩较少，技术不成熟，作为百万千瓦机组高位塔配套循环水泵，目前常规推荐意见是一机四泵的配置方案，占地面积大。卧式中开泵与立式蜗壳泵一样，泵壳为承压结构，检修时必须保证泵前、后阀门严密才能进行检修作业，对阀门的要求非常高。
3一机三泵卧式中开泵的可行性
3.1卧式中开泵叶轮类型
经冷端优化计算后，确定配置3台循环水泵，在1机3泵高速运行时比转数为324，在1机2泵高速运行时比转数约420左右，根据水泵选型理论此范围内水泵叶轮最佳型式为混流式叶轮。经与国内几家主要制造厂交流，卧式水平泵在技术上可以改为采用两个背靠背布置的闭式双吸式混流式叶轮，这样就解决了比转数对应泵型问题。
3.2卧式中开泵效率
对卧式中开泵的效率，由于其采用的双吸闭式混流叶轮水力模型在业内研究较少，相关技术目前还未见有公开文献报道。从卧式水平中开混流泵内部构造上分析，在水泵入口方面，传统混流泵水流是近似直线均匀进入叶轮室的，而双吸混流泵叶轮水流由于蜗壳的作用是以旋流形态进入叶轮的，加之吸水管上阀门对水流的扰动，在水泵进水均匀上较传统混流泵差；在叶轮出口方面，两个混流泵叶轮出水方向是斜交的，在叶轮出口水流会发生撞击、脱流损失及紊流脉动造成额外的水力损失，要消除上述影响所进行的水泵的水力设计优化是比较复杂的。
3.3卧式中开泵吸水流道
对大型混流泵/轴流泵，吸水条件的优良对水泵的汽蚀性能、效率及振动影响较大，对立式斜流泵和立式混流泵已有相关规范对水泵吸水流道做出了规定。中国水科院利用带自由表面的三维k?ε气液两相紊流数学模型，精细模拟了三种泵型对应的两种流道（承压式和开敞式）的固壁边界，对高位集水池、压力回水沟、进水前池、吸水池至吸水口等流道的流态及压力分布等水力特性进行了分析研究。
结论
通过对各类循环水泵泵型分析，以及相应方案的经济技术比较，可得出如下结论：
（1）带高位收水冷却塔的循环冷却水系统循环水泵选择立式斜流泵、立式蜗壳泵、卧式中开泵都是可行的。
（2）大流量卧式中开泵应用业绩较少，但通过对卧式中开泵叶轮选型、泵效率、流道数值模拟、蜗壳铸造能力等方面进行技术分析，确定带高位收水冷却塔的循环水系统循环水泵采用卧式中开泵是可行的。鉴于高位塔出水水位高的特点，卧式中开泵方案可以采用地面式布置，从经济性和整体布局及视觉效果考虑选择卧式中开泵方案有较大效益。
（3）如果需要进一步降低初投资，除卧式中开泵方案外，还可深入研究取消检修起吊设施、泵房上部结构等，但相应的要研究增加噪音治理方面投资。
（4）卧式中开循环水泵方案在带高位收水冷却塔循环水系统上是创新应用，由于大流量卧式中开泵应用业绩少，建议在招标时要选择合适的评标方案，择优选用技术实力强、信用好的设备制造厂，尽量不采用最低价中标的评标方法，以保证循泵的供货质量。
参考文献
[1]国家标准《离心泵效率》（GB/T 13007-2011）
[2]李小芳，张书琦．水泵选型应用软件的设计［J］．科技信息，2013(5)
[3]郑国.火电厂循环水泵状况分析及优化改造方案[J].水泵技术.2015(01)