ボイラー給水ポンプの基礎

ボイラー給水ポンプ (BFP) は、発生した蒸気の量に対応する量の給水を蒸気発生器 (ボイラーなど) に供給することで構成されます。 ボイラー給水の動作パラメータ (流量、揚程、温度) はボイラー設計者によって計算されます。

現在、ほぼすべての BFP は遠心ポンプです。 シャフトの動力、材料、ポンプの種類、駆動に関する BFP の構造は、動力技術の発展によって決まります。 化石燃料発電所の傾向は、継続的にパワーブロックユニットの大型化に向かっています。

1950 年まで、BFP の平均吐出圧力は 200 bar 付近でした。 1955 年までに 400 バールまで上昇しました。 質量流量は、1950 年には 350 トン/時 (t/h) 程度でしたが、従来の発電所では 2,500 t/h (4,000 t/h) まで増加しました。 BFP は 160 C ～ 180 C の温度で動作しますが、例外的な場合にはさらに高い温度で動作します。

BFP は 1950 年代まで非合金鋼で作られていました。 それ以来、13% ～ 14% がクロム鋼 (A743 Gr. CA6NM) に移行しました。 この材料の変更は、新しい給水処理プロセスの導入によって必要になりました。 緊急走行特性を備えた高強度、耐食性のクロム鋼の開発により、毎分 5,000 ～ 6,000 回転 (rpm) の速度を備えた現在の BFP への道が開かれました。 パワーブロックの出力上昇に伴いBFPの流量も上昇しました。 従来の 750 メガワット (MW) パワートレイン用の今日の全負荷 BFP は 4 ～ 5 つのステージで構成されており、ステージ圧力は最大 80 bar です。

供給ポンプの駆動には電気モーター (非同期モーター) が使用されます。 電動 BFP の速度調整は、流体カップリング、モーターとギアボックスへの可変周波数ドライブ (VFD) の使用など、いくつかの手段で実現できます。 プラントに蒸気が豊富にある場合には、ドライバーユニットに蒸気タービンを使用することもできます。 場合によっては、5,000 ～ 6,000 rpm で動作する凝縮タービンが使用されます。 ただし、復水式蒸気タービンを使用すると、列車に搭載する機器の要件が増加します。 ユニットを有効に使用するには、熱交換器やドレン抜きポンプなどの使用が必須です。

高圧および高回転で BFP が必要な場合は、ブースター ポンプが必要です。 このような場合、適切な正味正味吸引揚程 (NPHa) を達成することは困難であり、ブースター ポンプが要件を満たします。 必要な正味吸引ヘッド (NPSHr) を削減するために、第 1 段階 (吸引) を二重吸引にするポンプを選択することができます。 NPSH は吸引段階でのみ最も顕著です。

BFP アプリケーションには主に 2 つのタイプの構造が使用されます。 1 つは多段バレル型ポンプで、米国石油協会 (API) 610 によりベアリング間 (BB) 5 型ポンプとして定義されています。もう 1 つはリングセクション多段ポンプで、BB4 型ポンプとして定義されています。 ただし、リングセクションポンプは API 610 の基準を満たしていないため、例外となります。 場合によっては、軸分割多段ポンプも使用できます。 API 610ではBB3型ポンプとして定義されています。

バレル型ポンプは高圧設計に使用されますが、これはユーザーによって異なる場合があります。 リングセクションポンプに比べていくつかの利点があるため、プラントユーザーは、初期投資が高額であっても、バレルタイプポンプの使用を好む傾向があります。 修理のためにバレルポンプを取り外す必要がある場合は、ローターを交換する必要がありますが、ケーシング（バレル）は吸入および吐出配管とともに所定の位置に残すことができます。 これは、100% スタンバイ ポンプが設置されていない場合、電源バックアップのサービスの可用性に関して重要です。

BFP のポンプ ケーシングは 2 つの観点から考慮する必要があります。壁の厚さは、片側では圧力負荷要件を満たすために持続可能なものでなければならず、もう一方では、発生する一時的な温度変化に適応する必要があります。

バレルケーシングは通常延性鍛造鋼で作られており、供給水と接触するすべての表面はクラッドプロセスによってオーステナイト材料でコーティングされています。 ポンプケーシングをパイプラインに溶接するには、パイプラインとポンプケーシングへの溶接に適合するように作られた中間部品をポンプの吸入分岐と吐出分岐に溶接します。 バレルポンプのカバーは、気泡状の金属スパイラル巻きガスケット（シール）を平らにすることによってシールされます。