CN108050053B - 一种凝结水泵效率测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凝结水泵效率测试方法，涉及火力发电机组辅助设备测试技术领域。所述凝结水泵效率测试方法，通过测量凝汽器真空值、凝汽器水温、仪表相对高度差、凝结水泵出口压力、凝结水泵相连管道内流体的体积流量、电动机功率参数等，得出凝结水泵的轴功率、扬程，从而获得凝结水泵的效率；本发明根据驱动凝结水泵的电动机电能向流体动能和压力势能转换过程中的能量守恒定律，将流体流经泵体后的动能和压力势能的增加换算成凝结水泵的有效功率，再将该有效功率与凝结水泵的轴功率比值的百分数即为被测凝结水泵的效率。采用本发明的测试方法对凝结水泵相关运行参数进行测试，并计算可获取精确的凝结水泵效率。

Description

一种凝结水泵效率测试方法
技术领域
本发明属于火力发电机组辅助设备测试技术领域，尤其涉及一种凝结水泵效率测试方法。
背景技术
火力和核能发电企业均采用凝结水泵来输送凝结水以保证机组连续稳定运行，凝结水泵电消耗很高，其效率直接影响到企业的效益，提高凝结水泵效率以节能增效具有明显的现实意义，有必要对凝结水泵效率进行精确测试。
而关于获取泵效率的测试方法的相关文献或专利并未见。李春曦，安连锁等提出的热力学方法测量效率的研究进展介绍基于热力学测量泵效率的方法，仅提供了几个效率公式，解决的是微小温差测量的问题，没有具体应用案例。石晓峰提出的热力学法测水泵效率的研究现状仅介绍了热力学法测量水泵效率的历史及现状以及发展趋势预测。马庆玲，胡洪华提出的用热力学方法测量大型锅炉给水泵效率介绍了用热力学法测量给水泵效率的应用案例。居文平，马庆玲提出的迷宫式密封给水泵效率试验的热力学方法采用热力学方法对迷宫式密封给水泵效率进行了试验研究。高紫俊，吕实诚提出的热力学法测泵效的探讨和应用采用热力学方法应用于低扬程水泵性能测定。然而通过测量凝结水泵的流量、轴功率、扬程等参数来获取泵效率的水力学测试方法并没有相关文献或专利。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种凝结水泵效率测试方法。
本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种凝结水泵效率测试方法，包括以下几个步骤：
(1)在凝结水泵及其相连系统停止运行期间，将凝汽器真空表计、凝汽器水温表计、凝结水泵出口压力表计、电压电流转换器、功率测量装置安装完毕；
(2)测量凝汽器液面与凝结水泵出口压力表计相对高度差，并测量凝结水泵入口管道和出口管道的外径及其壁厚；
(3)对入口管道或出口管道的直管段进行清理，对安装超声波传感器管道表面进行打磨，安装超声波传感器和流量测量装置；
(4)按启动规程使凝结水泵正常运行，将流量测量装置与超声波传感器相连接，根据流量测量装置接收信号的强弱调整超声波传感器的安装位置，使流量信号稳定；
(5)通过流量测量装置获取入口管道或出口管道内流体的体积流量；待被测凝结水泵运行工况稳定后，记录入口管道或出口管道内流体体积流量、凝汽器真空值、凝汽器水温、仪表相对高度差、凝结水泵出口压力、电动机功率参数；
(6)根据能量守恒定律，将流体流经凝结水泵泵体后的动能和压力势能换算成凝结水泵的有效功率，该有效功率与凝结水泵的轴功率比值的百分数即为被测凝结水泵的效率。
进一步的，所述凝汽器真空表计安装在凝汽器内，其取样管未端采用网笼探头，用于测量凝汽器真空值；所述凝汽器水温表计安装在凝汽器液体内，用于测量凝汽器内液体温度；所述凝结水泵出口压力表计安装在凝结水泵出口管道的直管段处，用于测量凝结水泵的出口压力；凝结水泵电动机的机械部分与凝结水泵连接，其电气部分通过电压电流转换器与功率测量装置连接。
进一步的，所述凝汽器真空表计取样管排空、无水；所述凝结水泵出口压力表计在安装前将取样管注满水，以减少误差。
进一步的，所述凝汽器真空表计、凝汽器水温表计、凝结水泵出口压力表计、高度测量装置、流量测量装置和功率测量装置均通过有线或无线的通信方式与信号采集装置连接，实现测量数据的集中采集。
进一步的，所述步骤(3)超声波传感器安装在凝结水泵入口管道或出口管道的直管段处，且超声波传感器上游直管段长度不小于10倍管径，下游直管段长度不小于4倍管径。当超声波传感器设置在凝结水泵出口管道时，靠近凝结水泵段为上游，远离凝结水泵段为下游；当超声波传感器设置在凝结水泵入口管道时，靠近凝汽器段为上游，远离凝汽器段为下游。
进一步的，所述液体为水。
进一步的，所述步骤(6)的凝结水泵效率η采用下式来计算：
Figure BDA0001493008160000031
式中，Pe为凝结水泵的有效功率，单位kW；Pa为凝结水泵的轴功率，单位kW。
进一步的，所述凝结水泵的轴功率Pa采用下式来计算：
Pa＝Pg×ηm
式中，Pg为电动机输入功率，单位kW；ηm为电动机效率，％。
进一步的，所述凝结水泵的有效功率Pe采用下式来计算：
Figure BDA0001493008160000032
式中，ρ1为凝结水泵入口管道内流体密度，kg/m3；ρ2为凝结水泵出口管道内流体密度，kg/m3；g为重力加速度，单位为m/s2，取9.8m/s2；Q为管道(入口管道和出口管道)内液体流量，单位为m3/h；H为凝结水泵的扬程，单位为m。
进一步的，所述凝结水泵的扬程H采用下式来计算：
Figure BDA0001493008160000041
式中，P2为出口压力(凝结水泵出口压力表计表压)，单位Pa；P1为凝汽器真空值(凝汽器真空表计表压)，单位Pa；ΔZ为凝汽器液面与凝结水泵出口压力表计相对高度差，m；V2为凝结水泵出口管道流速，m/s，等于液体体积流量除以出口管道内横截面积；V1为凝结水泵入口管道流速，m/s，等于流体体积流量除以入口管道内横截面积，当凝汽器内液体静止时，V1取0。
与现有技术相比，本发明所提供的凝结水泵效率测试方法，本发明所提供的凝结水泵效率测试方法，通过测量凝汽器真空值、凝汽器水温、仪表相对高度差、凝结水泵出口压力、凝结水泵相连管道内流体的体积流量、电动机功率参数等，得出凝结水泵的轴功率、扬程，从而获得凝结水泵的效率；本发明根据驱动凝结水泵的电动机电能向流体动能和压力势能转换过程中的能量守恒定律，将液体流经泵体后的动能和压力势能的增加换算成凝结水泵的有功功率，再将该有效功率与凝结水泵的轴功率比值的百分数即为被测凝结水泵的效率。采用本发明的测试方法对凝结水泵相关运行参数进行测试，并计算可获取精确的凝结水泵效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明凝结水泵效率测试装置的结构示意图；
其中：1-电动机，2-功率测量装置，3-电压电流转换器，4-入口管道，5-凝汽器，6-凝汽器水温表计，7-凝汽器真空表计，8-凝结水泵，9-凝结水泵出口压力表计，10-第二超声波传感器，11-流量测量装置，12-第一超声波传感器，13-出口管道，14-大气压力表计，15-信号采集装置。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以NLT200-360×5型凝结水泵为例，凝汽器内的液体为水。本发明所提供的一种凝结水泵效率测试方法，包括以下几个步骤：
(1)在凝结水泵8及其相连系统停止运行期间，将凝汽器真空表计7、凝汽器水温表计6、凝结水泵出口压力表计9、电压电流转换器3、功率测量装置2安装完毕。
如图1所示，凝汽器真空表计7安装在凝汽器5内，其取样管未端采用网笼探头，用于测量凝汽器5真空值；凝汽器水温表计6安装在凝汽器5液体内，用于测量凝汽器5内液体温度；凝结水泵出口压力表计9安装在凝结水泵8出口管道13的直管段处，用于测量凝结水泵8的出口压力；凝结水泵电动机1的机械部分与凝结水泵8连接，其电气部分通过电压电流转换器3与功率测量装置2连接；凝结水泵8通过入口管道4与凝汽器5连通；还设有大气压力表计14，大气压力表计14安装在凝结水泵8所处的环境中，用于检测凝结水泵8所处环境的大气压力；凝汽器真空表计7取样管排空、无水；凝结水泵出口压力表计9在安装前将取样管注满水，以减少误差。
(2)采用高度测量装置测量凝汽器液面与凝结水泵出口压力表计9相对高度差，并测量凝结水泵入口管道4和出口管道13的外径及其壁厚；通过测量凝汽器液面与凝结水泵出口压力表计9相对高度差，修正凝结水泵出口压力表计9安装位置对凝结水泵杨程的影响。
凝汽器真空表计7、凝汽器水温表计6、凝结水泵出口压力表计9、高度测量装置、流量测量装置11和功率测量装置2均通过有线的通信方式与信号采集装置15连接，实现测量数据的集中采集；信号采集装置15与信号处理装置连接，信号处理装置直接对信号采集装置15采集的数据进行处理，直接获取凝结水泵的效率。
凝汽器水温表计6采用温度传感器，实现温度信号向电信号的转换；凝汽器真空表计7、凝结水泵出口压力表计9、大气压力表计14均采用压力变送器，实现压力信号向电信号的转换；第一超声波传感器12和第二超声波传感器10将超声波信号转换成电信号输入流量测量装置11；电动机1的一次电压和一次电流经过电压电流转换器3转换成二次电压和二次电流输入功率测量装置2，温度传感器、压力变送器、流量测量装置11和功率测量装置2通过有线通信方式分别与信号采集装置15进行连接，实现温度信号、压力信号、流量信号以及功率参数信号的集中采集；信号采集装置15与信号处理装置连接，通过信号处理装置处理采集到的数据，并计算可获得被测凝结水泵的效率。
温度传感器采用E型热电偶，压力变送器采用EJA系列压力变送器，超声波传感器采用FLD系列传感器，流量测量装置11采用FSCS10C1型超声波流量计，信号采集装置15采用EIC-02L型数据采集系统，功率测量装置2采用CL3112型电参数测量系统。
(3)对入口管道4或出口管道13的直管段进行清理，对安装超声波传感器管道表面进行打磨，安装超声波传感器和流量测量装置11；本实施例中，超声波传感器包括第一超声波传感器12和第二超声波传感器10；第一超声波传感器12和第二超声波传感器10均安装在凝结水泵出口管道13的直管段处，且第二超声波传感器10上游直管段长度不小于10倍管径，第一超声波传感器12下游直管段长度不小于4倍管径；第一超声波传感器12和第二超声波传感器10之间的距离以及安装位置根据流量测量装置11接收信号的强弱调整进行调整。
(4)按启动规程使凝结水泵8正常运行，将流量测量装置11与超声波传感器相连接，根据流量测量装置11接收信号的强弱调整超声波传感器的安装位置，使流量信号稳定。
(5)通过流量测量装置11获取入口管道4或出口管道13内流体的体积流量；待被测凝结水泵8运行工况稳定后，每10s记录一次入口管道4或出口管道13内流体体积流量，每30s记录一次凝汽器真空值、凝汽器水温、仪表相对高度差、凝结水泵出口压力、电动机功率参数；对应工况取值20min，取各记录数据的平均值作为测量到的数据。
(6)对测量到的数据，根据能量守恒定律，将流体流经凝结水泵8泵体后的动能和压力势能换算成凝结水泵8的有效功率，该有效功率与凝结水泵8的轴功率比值的百分数即为被测凝结水泵8的效率。测试数据与计算结果如表1、表2所示：
表1 NLT200-360×5型凝结水泵效率测试数据
Figure BDA0001493008160000071
Figure BDA0001493008160000081
表2 NLT200-360×5型凝结水泵效率试验数据及其计算
Figure BDA0001493008160000082
从表1和表2可知，本实施例中凝汽器真空值由大气压力和凝汽器真空表计7的表压确定，泵出口压力由大气压力和凝结水泵出口压力表计9的表压确定，消除了大气压力对测量的影响，提高测试精度；通过测量凝汽器液面与凝结水泵出口压力表计9相对高度差，修正凝结水泵出口压力表计9安装位置对凝结水泵杨程的影响，进一步提高了测试精度；通过凝结水泵流量的测量采用第一超声波传感器12和第二超声波传感器10将超声波信号转换成电信号输入流量测量装置11，该方法不用对管道进行打孔、切割或焊接，其安装和测量方便简易。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种凝结水泵效率测试方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
(1)在凝结水泵及其相连系统停止运行期间，将凝汽器真空表计、凝汽器水温表计、凝结水泵出口压力表计、电压电流转换器、功率测量装置安装完毕；
(2)测量凝汽器液面与凝结水泵出口压力表计相对高度差，并测量凝结水泵入口管道和出口管道的外径及其壁厚；
(3)对入口管道或出口管道的直管段进行清理，对安装超声波传感器管道表面进行打磨，安装超声波传感器和流量测量装置；
(4)按启动规程使凝结水泵正常运行，将流量测量装置与超声波传感器相连接，根据流量测量装置接收信号的强弱调整超声波传感器的安装位置，使流量信号稳定；
(5)通过流量测量装置获取入口管道或出口管道内流体的体积流量；待被测凝结水泵运行工况稳定后，记录入口管道或出口管道内流体体积流量、凝汽器真空值、凝汽器水温、仪表相对高度差、凝结水泵出口压力、电动机功率参数；
(6)根据能量守恒定律，将流体流经凝结水泵泵体后的动能和压力势能换算成凝结水泵的有效功率，该有效功率与凝结水泵的轴功率比值的百分数即为被测凝结水泵的效率；
所述凝汽器真空表计安装在凝汽器内，其取样管未端采用网笼探头，用于测量凝汽器真空值；所述凝汽器水温表计安装在凝汽器液体内，用于测量凝汽器内液体温度；所述凝结水泵出口压力表计安装在凝结水泵出口管道的直管段处，用于测量凝结水泵的出口压力；凝结水泵电动机的机械部分与凝结水泵连接，其电气部分通过电压电流转换器与功率测量装置连接；
所述凝汽器真空表计取样管排空、无水；所述凝结水泵出口压力表计在安装前将取样管注满水；
所述凝汽器真空表计、凝汽器水温表计、凝结水泵出口压力表计、高度测量装置、流量测量装置和功率测量装置均通过有线或无线的通信方式与信号采集装置连接，实现测量数据的集中采集；
所述步骤(6)的凝结水泵效率η采用下式来计算：
Figure FDA0002188394820000021
式中，Pe为凝结水泵的有效功率；Pa为凝结水泵的轴功率；所述凝结水泵的有效功率Pe采用下式来计算：
Figure FDA0002188394820000022
式中，ρ1为凝结水泵入口管道内流体密度；ρ2为凝结水泵出口管道内流体密度；g为重力加速度，取9.8m/s2；Q为管道内液体流量；H为凝结水泵的扬程；
所述凝结水泵的扬程H采用下式来计算：
Figure FDA0002188394820000023
式中，P2为出口压力；P1为凝汽器压力；ΔZ为凝汽器液面与凝结水泵出口压力表计相对高度差；V2为凝结水泵出口管道流速，等于流体体积流量除以凝结水泵出口管道内横截面积；V1为凝结水泵入口管道流速，等于流体体积流量除以入口管道内横截面积，当凝汽器内液体静止时，V1取0；
P1＝P0+P1’，P2＝P0+P2’，P0为大气压力，P1’为凝汽器真空值，P2’为泵出口压力。
2.如权利要求1所述的凝结水泵效率测试方法，其特征在于，所述步骤(3)超声波传感器安装在凝结水泵入口管道或出口管道的直管段处，且超声波传感器上游直管段长度不小于10倍管径，下游直管段长度不小于4倍管径。
3.如权利要求1所述的凝结水泵效率测试方法，其特征在于，所述液体为水。
4.如权利要求1所述的凝结水泵效率测试方法，其特征在于，所述凝结水泵的轴功率Pa采用下式来计算：
Pa＝Pg×ηm
式中，Pg为电动机输入功率；ηm为电动机效率。
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