最终调研报告

黑龙江科技大学本科毕业设计调研报告设计题目：热电机组冷却水泵结构设计调研的企业：华电能源股份有限公司佳木斯热电厂院系名称：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机设12-05班姓名：冯瑞学号：2012022621指导教师：韩建勇1.1学生、教师简介学生简介姓名专业班级学号冯瑞机械设计制造及其自动化机设12-05班2012022621指导教师简介姓名工作单位专业职称学校教师韩建勇黑龙江科技大学机械设计教授企业教师李新旺中国华电集团华电能源股份有限公司佳木斯热电厂自动化检修副总生技处处长1.2学生本人与企业产品的合影照片1.3前言1.3.1毕业设计题目热电机组冷却水泵结构设计1.3.2题目涉及的主要技术领域水泵的工作原理，结构以及应用发展1.3.3调研要达到的目的热电继续冷却水泵采用哪些类型的水泵，并且每种水泵的应用方向。1.4正文查阅相关资料了解课题所涉及技术领域的基本情况1.4.1包括当前课题的目前概况、生产能力、产品性能、是否满足要求等我所调研的企业非水泵的生产企业，而是水泵的应用企业。通过调研发，水泵在热电厂的使用中非常广泛，由于热电厂的作用是发电和供热，并且在东北多数都是火力发电，火力发电原理简单的说就是，水泵抽水送至锅炉，锅炉将水加热至沸腾，通过泵加压变成高压水蒸气推动汽轮机转动带动发电机发电；供热原理就是将发电使用过的热水（发电后水蒸气液化），通过水泵加压送至热泵组件进行二次加热，在通过水泵加入凉水通过管道送至各个小区的换热站中二次加压送至千家万户。热电厂使用水泵多数为离心泵，并且以管道泵为主。由于需要大流量，并且管道泵不需要过高的扬程所以多数都采用单级双吸离心泵。热电厂是高度自动化企业，基本上在整个生产过程中多数都是无人值守，因此对水泵的稳定性要求极高。并且热电厂使用的水泵都有各自不同的使用要求，以及个子不用的尺寸，因此热电厂使用的水泵80%-90%都是由水泵厂定制。因为使用水泵绝大多数是定制产品，所以都能符合其使用的要求，并且性能稳定，效率更高。通过调研还发现，单级双吸离心泵90%会采用卧式单级双吸中开式离心泵，相对于立式和悬臂式，卧式工作相对更加稳定，维修率低，维修也更方便。1.4.2所调研走访企业的概况华电能源股份有限公司佳木斯热电厂是华电能源公司的全资企业，她的前身是佳木斯发电厂，位于黑龙江省佳木斯市区东部，松花江南岸，始建于1938年，由伪满洲电业株式会社独资兴建，建厂初期的装机容量仅为2.25万千瓦，先后进行了六期机组扩建工作。其中，一、二、三期扩建的9.8万千万中压机组于2006年4月关停，四、五期扩建的4台10万千瓦高压机组于2009年6月关停，现装机容量2台30万千瓦热电联产机组，于2008年11月投产，一举跨入现代化供热电厂行列，实现了企业做好做强的新跨越。2002年归属中国华电集团后，更名为黑龙江华电佳木斯发电有限公司；2010年，随着华电集团内部改革的推进和资产隶属关系的变化，更名为华电能源股份有限公司佳木斯热电厂。近年来，企业在华电集团公司和华电能源公司的坚强领导下，贯彻落实科学发展观，坚持创造可持续价值理念、创先争优、科学发展双提升;创一流等项目标正稳步前行。在实施科技兴企战略中，开工建设了中国华电集团公司首项300MW机组循环水余热利用示范工程，迈出了企业节能减排工作的新步伐。抢抓历史机遇，努力实现产业向下延伸，组建热力公司对佳南城区供热实现直供，在拓展企业发展空间上又迈出了一大步。企业拥有一支技术精湛的检修和运行队伍，曾先后在国内外检修运营市场，开展大容量、新技术机组的检修维护、运行调试工作，奠定了企业涉外检修、运行工作的新基础。企业在大力发展电力生产的同时，积极开发多种经营产业，经营项目涉及建筑施工、设备安装、商饮服务、工业产品加工、热力销售等。1993年7月16日，企业实现了第一个连续安全生产1000天的安全生产记录，创当时全国同类型机组先进水平，原电力部部长史大桢欣然题词千日安全，载誉全国。1.4.3设计方法、研发的手段、技术特点与课题有关的装置或结构相关的具体情况采用回归分析方法，研究了单级双吸离心泵水力模型参数和有关设计资料，通过大量计算,给出了单级双吸离心泵设计方法。目前,单级双吸离心泵的水力设计没有系统、完整的独立方法,也尚未见到有关单级双吸离心泵完整系统的专门设计方法的报道和资料。单级双吸离心泵设计一直沿用单级单吸离心泵的设计方法,即采用单吸离心泵的一些计算=公式和有关数据进行设计计算。单级双吸离心泵与单级单吸离心泵不同,泵轴两端采用双支撑并穿过叶轮,泵的水力损失、容积损失和机械损失也与单级单吸离心泵不同。文中采用回归分析等数学模型,研究了单级双吸离心泵优秀水力模型参数和有关研究成果,通过计算,首次提出了单级双吸泵水力效率Z、h容积效率Z、机械效率Z、叶轮和泵体几何参数的计算公式,弥补了单级双吸泵没有本身专用设计方法的不足。[1]技术优势：1.水泵两端支撑间距短，泵运行稳定，振动噪声小，并可适当升速运行，使水泵应用范围更广；2.进出水口在同一条直线上，使管线布置简单方便，美观；3.同一转子可反向运行，降低了水锤引起水泵损坏的风险；4.泵体部分可根据适用条件的变化立式或卧式安装，密封可以采用机械密封或是填料密封；5.水泵外形应用工业化设计，线条清晰，符合现代审美观。二.成本优势：1.选用优异的水力模型，使泵的效率比同类型泵2-3%，大大降低了泵的运行成本；2.真空高度提高1-3m，从而降低了土建投资，延长了使用寿命；3.选用进口轴承，零件材料可根据影虎应用要求选用，使泵能适应现场的运行条件，大大降低了维修成本。三.维修优势：1.无调整机械密封，更换机械密封成为轻松简单的工作；2.应用弹性预应力设计装配，转子部件装拆简单迅速；3.装配时无需调整各种间隙。[2]图1-11.4.4现阶段存在哪些技术问题⑴由于水泵的轴套漏气，引起水泵真空不上水，使设备不能启动运行。⑵双吸密封环磨损过多或叶轮损坏，导致流量不足或扬程太低。[3]⑶出水管路阻力太大导致泵不出水压力表显示有压力。⑷水泵的振动（根据使用单位使用环境要求不同）。[4]⑸水泵振动引发的噪声。[4]1.4.5对市场进行简单分析；图1-2图1-3图1-4图1-5图1-6图1-7图1-2～图1-5分别对应着国内外双吸清水离心泵的效率、汽蚀性能两因素的分布规律。由图可以清晰地看出来，国内双吸清水离心泵效率、汽蚀余量的合格率分别为40．2％~1：128．1％。其中由效率分布规律得到的其平均水平比国家准相对低1个百分点，而同理得到的汽蚀余量的平均水平比国家标准低0．45m。但用国家标准的下限来判定的话，国内大部分泵类产品仍处于合格品行列。就效率来看，当比转速处于45～105时，效率合格品更高；而对于汽蚀余量而言，当比转速处于75～285时，汽蚀余量合格品更高。国外双吸清水离心泵效率汽蚀余量的合格率分别为64．4％~1：14．3％。其中效率的平均水平高出国家标准1．2个百分点，相对来说汽蚀余量却要比国家标准低1．42m。单就效率来看，当比转速处于45～165时，效率的合格率更高；而对汽蚀余量而言，当比转速处于130～160时，汽蚀余量的合格率更高。通过两者各自与国家标准的对比，不难看出国内外双吸清水离心泵的效率、汽蚀余量合格率的总体分布情况大概一致，都是低比转速时合格率较高。同时也发现了，国内双吸清水离心泵的技术水平与国外产品的差距，我国的合格产品大多是执行国家最低标准出厂，但如果按国家标准上限去评判的话，大多数产品会被评定为低劣产品。通过对比国内外产品分别与国家标准之间的差距，发现国内外双吸清水泵的技术水平在效率、汽蚀性能方面各有优势。国内产品效率的合格率比国家标准低1％，国外产品效率的合格率则比国家标准1．2％，两者之间的差距达2．2％，即国外产品效率的合格率比国内产品高24．2％；国内产品汽蚀余量比国家标准低0.45m国外产品汽蚀余量则比国家标准低1．42m，即国内产品汽蚀余量比国外产品汽蚀余量优0．98m，但处于国家标准之下。在宏观上大体可以说国内双吸清水泵的效率不如国外产品，但我国的汽蚀余量却有一定的优势。但效率与汽蚀余量作为两个相互影响的因素，呈现的一种此消彼长的状态。导致国内外双吸清水离心泵的技术水平之间存在着上述差距的原因可能有如下几点：1)效率、汽蚀余量两因素相互影响。国内产品的汽蚀余量稍高，使其效率的技术水平反而呈现较低的状态；国外的产品则是效率高，同时也会造成其汽蚀性能不好。2)与产品的转速有较大的关系，高转速会导致产品的尺寸小、效率高；而低转速则不仅利于提升汽蚀性能，更能提高其产品的运行可靠性。国内双吸泵大多采用中低速，而高转速产品是国外的主打产品3)与泵产品设计制造水平有关。比如：泵体的铸造、加工以及整机的装配等。以上的数据对比，是国内产品样本数据与国外产品样本数据的对比。此笔者也将收集到的国内实测数据与国内产品样本数据进行了比对。从图2-7中可以清晰地发现，绝大多数的产品样本数据均大于实测数据，占整个数据组的82％。也就是说国内产品样本数据实际上与国内实测数据并不符。[5]通过调研工厂查阅资料得到如下表格：表1-1300MW热电厂考核机组序号泵名称泵类型流量扬程功率台数备注1液下渣浆泵离心泵11515.21512液下渣浆泵离心泵227182013液下渣浆泵离心泵436.1324液下泵离心泵14.4157.525液下泵离心泵3.625326电动消防泵离心泵5868828017柴油消防泵离心泵5868828018化学废液泵离心泵1002329中和池排水泵离心泵1100F-3710无机废水泵离心泵92185CY100-23A-4711水渣泵离心泵12133212水渣废水泵离心泵1052122213气动给水泵离心泵1090212210000114启动给水泵离心泵54719065500115气动给水前置泵离心泵2146130630116启动给水前置泵离心泵5905190117立式斜流泵斜流泵16000251600218渣浆泵离心泵2233955319渣浆泵离心泵4009155320立式筒袋泵离心泵8682601000221补给水泵离心泵72724.495222渣浆泵离心泵2333955623渣浆泵离心泵18037.555224渣浆泵离心泵5420.211225液下渣浆泵离心泵1481015226废碱液输送泵离心泵CY50-16-4.827酸碱液输送泵离心泵50FS2-40A28凝聚液输送泵离心泵40FS2-2629集水坑输送泵离心泵3.6162DB25Y-1630集水坑排水泵离心泵11/2TC-24通过表1-1可以得出表1-2表1-2：300MW热电厂考核机组离心泵和斜流泵所占比例通过表1-2可以很直观的看出各种水泵在热电机组中的使用情况，离心泵的使用率高达97%，斜流泵占3%。从表1-1中可以看出离心泵共有22类，应用在实际生产中的各个领域，应用范围非常广，由此可以看出离心泵在热电厂中起着至关重要的作用，所以我认为离心泵的发展空间仍然很大而且国内产品相对于国外产品还有一定的发展空间。相对于单吸泵来说双吸泵的流量更大，更适用于较大发电机组给排水泵的应用，以及航海工程等方面，相对于单吸泵来说优势更为明显，使用的范围也更加广泛。1.5结论通过此次调研，让我对水泵的使用有了深一步的了解，在现代热电机组中，水泵应用的范围广泛，尤其是离心泵的应用更是在300MW机组中占到97%。国产水泵制造企业虽然发展的迅速，但依然还有有很多的技术瓶颈有待突破。但是，在此次调研中发现，国产水泵仍旧占的比例较少，热电厂更多的会采用外资企业的水泵。在东北存在供热期，时间多达5-7个月，所以热电厂是一个非常合理节约减排，高效利用能源的一种新型电厂。他对水泵的需求量比一般的火力发电厂更大，而且要求稳定性更高，热电厂多数使用的水泵为离心泵，并且多数为管道泵，所以通常采用的都是双吸泵，双吸泵具有流量大，效率高等特点。中国水泵在上个世纪经历了起步、成长两个阶段，目前属于稳定的上升期。随着水泵的行业迅速发展，国产水泵在市场的占有率也逐