由于人口增长以及机动车和家庭取暖电气化，电力需求不断增加。根据美国能源信息署的数据，可再生能源在发电领域所占的份额越来越大，到 2022年约占美国总发电量的22%。这使得美国约 60% 的电力来自化石发电厂，18%的电力来自核电站，在可预见的未来，这两种发电厂将继续满足很大比例的电力需求。

立法实施了严格的排放管制，因此，许多燃煤发电厂因合规成本问题而退役，新建的化石发电厂绝大多数是联合循环发电厂（CCPP）。联合循环发电厂主要使用天然气作为燃料，能够更好地满足排放要求。为了满足日益增长的需求和减少排放目标，提高电厂的效率是一个非常重要的问题，而在这些发电厂内应用适当的泵和优化泵系统则可为提高效率提供支持。

图 1：带冷凝式汽轮机的简单蒸汽动力循环示意图

除了燃烧，泵是蒸汽循环的主要能源。图 1 展示了一个简单的蒸汽产生的循环。冷凝水被泵送到加热器，然后锅炉给水泵（BFP）将水以高压送入锅炉，在那里转化为高压蒸汽。然后蒸汽驱动汽轮发电机，最后循环水泵将大量的水抽入冷凝器，冷凝器将蒸汽冷凝回水，这样循环就可以继续下去。

图2：轴承两端支撑、多级、径向剖分、单壳体泵[BB4]

CCPP 中的泵应用可分为主要用泵和辅助用泵。主要服务类别中最多有 7 种泵，辅助服务类别中最多有 12 种泵。需要注意的是，图1提供了泵应用的一个简要视图。

下文列出了主要服务类别中的应用，其中包含一些基本的应用信息和注意事项。如前所述，应用注意事项各不相同，因此，泵的类型、尺寸和配置将根据具体应用而定。美国水力协会的《Power Plant Pumps: Guidelines for Application》对所列的所有应用以及辅助服务应用进行了详细介绍。本文将对高压锅炉给水应用进行进一步讨论。

图3：轴承两端支撑、多级、径向剖分、双壳体泵[BB5]

如图 2 所示，BB4型是一种轴承两端支撑、多级、环形截面（节段式）泵。在这种泵中，各节段包括中段、叶轮和导叶，用于将水流导向下一级叶轮。密封是通过在拉力作用下用拉杆（穿杠）压缩各节段来实现的。叶轮数量可在一定范围内增加，以适应更高的压力要求。

如图 3 所示，BB5 泵与 BB4 相似，但采用了双壳体设计，通常被称为桶式泵。需要注意的是，BB5 型泵的内壳体、叶轮、导叶与下一段类似，但这些水力部件都在外壳体（桶）内。这就形成了一个高压径向剖分式密封接头实现了压力控制，从而使 BB5 能够用于最高压力的应用场合。

图4：轴承两端支撑、多级、径向剖分、双壳体、叶轮背靠背布置蜗壳式泵

如图2和图3所示，BB4和BB5型泵都是采用串联式叶轮布置的多级泵。串联式结构会使每只叶轮产生的轴向推力相加。为了处理轴向推力，使用平衡鼓或平衡盘来抵消负载，并由推力轴承支撑剩余负载。抵消轴向载荷的另一种设计包括叶轮背靠背布置，见图4中的BB5蜗壳型泵。在这种泵中，水流从右侧进入，然后通过前两个串联级。然后，水流从左侧进入第三级，然后在排出之前进入第四级。轴向推力的偏移如图5所示，图中显示了推力轴承所承受的剩余载荷。当转子采用叶轮背靠背布置设计时，由于间隙磨损引起的轴向推力变化会导致剩余推力变化较小，从而可以选择较小的推力轴承。

另一个重要的设计考虑因素是泵必需的净正吸入压头（NPSHr）。NPSHr 是泵第一级叶轮特有的，因此第一级叶轮通常采用与其它叶轮不同的设计，主要是针对NPSHr进行了优化。图 4 中的蜗壳式 BB5 泵最清楚地说明了这一点，其中第一级叶轮采用双吸式，将流量分配到两个吸入口（增加了入口面积），从而降低 NPSHr。

图5：叶轮背靠背布置以消除轴向推力

在为特定发电厂应用选择泵型方面没有固定的规则，本文的篇幅只能重点介绍一种应用和有限的设计考虑因素。其它重要的设计考虑因素包括结构材料、轴密封、轴承设计、润滑油系统、联轴器、驱动器以及泵底座及支撑。有关发电行业泵应用、适用泵类型以及设计和应用注意事项的更多信息和指导，请用户参阅《Power Plant Pumps: Guidelines for Application and Operation》。