电厂凝结水泵汽蚀原因分析及处理

摘 要：汽蚀是电厂离心泵设备经常遇到的问题之一，本文通过分析发现水泵进口结构参数、泵前吸水管路系统设计不合理，以及泵过流部件材料抗汽蚀性能不强是汽蚀产生的主要原因。本文提出了一系列具体的汽蚀防护对策，如优化泵进口结构设计参数、合理布置泵吸水管路系统、提高泵制造材料抗汽蚀性能等，可为延长水泵使用寿命、提高运行效益提供借鉴。

关键词：超超临界机组;凝结水泵;汽蚀;汽蚀裕量

1 前言

电厂汽轮机凝结水泵设备汽蚀造成水泵内部异响、振动超标等问题，给电厂稳定运行带来了极大的隐患。笔者通过分析电厂凝结水泵设备产生汽蚀的原因，得到改善凝泵汽蚀的方法，对电厂超超临界机组凝泵汽蚀问题的解决有一定的指导意义。

2 1000MW超超临界机组凝结水泵汽蚀的诊断分析

2.1 1000MW超超临界机组凝结水出口管道振动

2.1.1 1000MW超超临界机组中振动现象分析

通过对一台1000MW超超临界机组的凝结水泵运行情况进行了持续的观察分析，发现当凝汽器液位处于较高水平时，1000MW超超临界机组的凝结水泵处于正常工作的状态，但是随着上述水位的不断下降，逐渐下降到系统固定的数值，机组的凝汽器液位就会实行系统自我调节，即逐渐关闭其机组自动调节阀门。以上自动阀门的关闭会使得1000MW超超临界机组的水泵出口流量逐渐减小。机组的电流会出现不稳定现象，接着凝泵出水口管线开始产生振动现象。据此我们可以得出结论，1000MW超超临界机组管线的震动和凝结水泵的流量是密切相关的。

2.1.2 1000MW超超临界机组凝结水管道振动分析

不同冷凝方式的机组，凝泵运行方式不同。中间带抽汽的机组凝结水流量变化较大，这种变化是受机组热负荷情况的影响。而热负荷变化是受低压蒸汽的需求量等决定。因此，对抽汽机组，凝结水量也会有季节方面的差异。

2.2 1000MW超超临界机组运行中产生汽蚀的原因

在凝泵的实际运行过程中，其叶轮叶片进口会因为一些原因导致其所抽送液体的绝对压力降低到饱和温度压力之下，此时液体便会在此时产生汽化现象。汽化会产生大量的蒸汽，形成大量气泡，而当含有大量气泡的液体逐渐移动到叶轮内部的高压地区时，周围的高压液体会讲这些气泡压小甚至压破，这就产生了机组内部的汽蚀现象。

超超临界机组一旦产生汽蚀现象，就会导致1000MW超超临界机组震动超标，机组泵体的整体性能下降，情况严重时甚至会导致泵中的液体中断。在1000MW超超临界机组的实际运行过程中，其运行状况往往会偏离原有的规定范围。当机组冷凝器进行自动调节时，其依据机组电热负荷的变化情况和冷凝器液位给定值。在这种自动调节情况下，1000MW超超临界机组的泵会进入一个周期性的不稳定的地区进行设备工作。

汽蚀余量可以分为装置汽蚀余量NPSHa和必须汽蚀余量NPSHr两种，前者指的是系统的液面高度，后者指的是泵在运行的时候要抽到工作介质必须满足的量。正常情况下r值不足可以用增加诱导轮或是入口加压来进行改善。有效汽蚀余量是液体经吸入管路到达泵吸入口后，所富余的高出液体饱和蒸汽压的那部分能头。离心泵必须汽蚀余量越小抗汽蚀性能越好。一般说泵的汽蚀余量是必须汽蚀余量，泵入口管路是有效汽蚀余量，即装置汽蚀余量，越大越不易汽蚀。对于给定泵，在给定转速和流量下泵的汽蚀余量，是规定泵要达到的汽蚀性能参数，和离心泵的内部流动有关，是由泵本身头定的，其物理意义是表示液体在泵进口部分压力下降的程度，也就是为了保征泵不发生汽蚀，要求在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能量。装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀。必须汽蚀余量与装置参数无关，只与泵进口部分的运动参数有关，这些运动参数在一定转速和流量下是由几何参数决定的。由于机组的液位调节设备距离泵的出水口是有一定较远的距离的，所以可以保证机组管道中有足够的体积调节。同时，设备运行过程中，机组的液位调节设备与除氧器的之间相关路线管道也是比较长的，所以其系统凝结的相关管道会存在比较大的压力。当机组水泵进入到不稳定区域并且开始出现回流现象时，会导致整个区域产生上述现象，这回使得机组内部凝结水流动的不稳定，同时产生一定振动现象。

3 1000MW超超临界机组凝泵汽蚀现象处理分析

针对以上分析的凝泵汽蚀现象，主要可以从以下机组运行过程进行分析：

1）首先要对机组的热井水位进行检查，检查其水位高度是否满足设备运行中凝泵运行所基本需求的汽蚀余量。对于超超临界机组水泵来说，为了保证正常机组工作，其汽蚀余量必须不小于其工作点的必需汽蚀余量，应满足汽蚀的几何安装高度，其吸入口的中心线需要和热井液位控制线高度有规定的距离。

2）对1000MW超超临界机组的凝泵检查，检查其凝泵进口吸气口是否堵塞，仔细检查泵的进口管道的运行温度，并且将此温度与环境温度进行比较。

3）在1000MW超超临界机组的凝结水设备出水管的地方安装专业设备，即回流管。这个过程需要考虑到凝泵实际运行过程中的情况，判断1000MW超超临界机组水泵出口压力大的原因，重点关注是否是因为压力超标而造成的水泵汽蚀

4）1000MW超超临界机组运行过程中会对水泵的出口流量进行调节，避免产生水泵的汽蚀现象。在分析实际的运行状况时，研究人员发现必须保持水泵一定的出水流量，且至少要满足水泵的最小的运行流量的要求。在分析机组凝泵的运行情况时，发现实际出口的流量和部件设计时预计的流量是存在一定差距，这可能是水泵出口流量太小的原因。为了调节这一现象，我们需要调节该部件的出水流量以及运行状态。

1000MW超超临界机组的调节阀中的旁路阀状态需要进行一定改变，将之前的关闭状态进行调整，使得出口压力获得一定程度的下降，这样就可以促进1000MW超超临界机组水泵平稳运行，減少设备的汽蚀现象。通过对比分析，发现凝泵的运行方式是出口调节模式，这种模式当水泵流量比较小的时候，设备的汽轮将会很容易发生汽蚀现象。这一汽蚀结果也是由多个原因造成的：首先是机组的离心泵在工作过程中会在原动机的作用下进行十分高速度的转动，这种运行状态下如果机组阀门的开度不够，就会使得流量受到限制，不能将叶轮运作过程中与液体摩擦产生的热量完全消耗，那么1000MW超超临界机组泵内的运动液体就会升温，进而发生设备汽蚀现象;另一个原因就是运行过程中，水泵设备的出口压力会逐渐上升，导致了运行过程中相关部件产生的气泡的快速破裂，加剧了水泵的汽蚀程度。

4 结束语

当水泵内汽蚀不可避免时，一方面可采用抗汽蚀性能强的材料来制造泵的过流部件，材料的强度越高、硬度越大、韧性越强、化学稳定性越好、抗汽蚀性能越好，可有效减缓汽蚀对过流部件的损伤;另一方面，可对采用的一般材料制造的过流部件进行表面防护处理，如化学涂层、表面化学热处理及合金粉末喷焊等，以便提高过流部件表面的抗汽蚀、抗磨损性能。通过这些措施，可有效减缓汽蚀对过流部件的侵蚀，延长泵的使用寿命。

参考文献

[1]张启发.凝结水泵振动原因分析与解决措施[J].冶金动力，2006（6）.

作者简介

姜超（1986-），男，汉，山东烟台，研究生，中级工程师，热能与动力工程。