超超临界机组锅炉给水泵汽化的分析与处理

张怀宇 史争艳

摘 要：本文以某电厂1000MW超超临界机组汽动给水泵的汽化事件为基础，结合锅炉汽动给水泵的结构特点和最小流量阀的技术特点，分析了给水泵汽蚀的原因，指出了给水热力系统中最小流量阀的关键性。

关键词：汽动给水泵，汽化，最小流量阀

概述

某电厂1000MW超超临界机组，给水系统设计为，1台30%BMCR容量的电动给水泵和2台50%BMCR容量的汽动给水泵，正常运行时两台汽泵承担锅炉上水任务，电泵作为启动及带低负荷或当一台汽泵故障时的备用泵。其中给水泵汽轮机为东方汽轮机厂设计生产：单轴、单缸、再热冷段蒸汽外切换、变转速、冲动式、凝汽式，主机额定工况功率16397KW，额定转速5605r/min，排汽压力8.5kPa，电超速6380r/min。

1汽动给水泵结构特点

汽动给水泵主要由泵的芯包、内外泵壳、水力部件、中间抽头、平衡装置、轴承、轴封以及泵座等部件组成，共6级；再循环管道设计为30%流量，配备一个气动调节门，前后各有一个手动截止门，气动门后配有逆止门。

泵設计成水平、离心、多级筒体式，为便于快速检修泵，内部组件设计成可以整体从泵外筒体内抽出的芯包结构，芯包内包括泵所有的部件。相同型号的泵组芯包内所有部件都具有互换性。备用芯包可以在所提供的任何一台泵组的壳体中进行性能试验。

泵中所用的叶轮和导叶及内部流道的设计保证给水泵具有较高的水力效率，径向间隙根据效率、临界转速和轴挠度确定，保证主给水泵具有较高的运行效率和可靠性。泵轴在易磨损处有可调换的轴套。叶轮的硬度比可拆卸型的泵壳或其它静止部分高一个等级，从而保证动静部分即使发生磨损，也可保护转动部件。在磨损发生后，通过调整动静部分间隙，亦可使泵组保证高效运行。

泵的水力平衡装置为平衡鼓结构，通过平衡装置平衡大部分轴向推力，其余轴向力通过推力轴承平衡，整套平衡装置能防止主泵在任何工况下，转子轴向窜动。推力轴承在所有的稳态和暂态情况下，包括泵启动和停止时能维持纵向对中和可靠的平衡轴向推力。

2汽化现象

汽泵组在调试过程中，于11月8日，进行A小汽机单转，完成电超速试验后停机投入盘车。11月9日，联接好靠背轮后，进行A汽泵组冷水再循环试转，均正常。在锅炉吹管期间A汽泵担任主要的上水任务，运行正常。在11月11日11：08 启备变跳闸，全厂停电。待厂用电恢复正常后，启动B汽泵上水，锅炉点火。同时启动A汽泵作为备用，在转速到达3000r/min后，运行10分钟左右，汽泵振动突然加大且到达跳闸值（200）。检查除氧器水位、压力和温度均正常，再次启动A汽泵在1000转下暖机，泵的噪音、振动较大，泵内水温明显高于除氧器水温，汽泵推力瓦处声音异常，瓦温较正常运行时高出10度左右。调出A汽泵运行的历史趋势，发现前置泵电流、压力，主泵的出口压力均稳定无异常，因此排除滤网堵塞，怀疑汽泵出现汽化现象，打开泵体放气门，发现有持续的水蒸汽喷出。此时怀疑再循环手动门开度太小，无法满足汽泵最小流量导致汽化。待泵内注满水，全开再循环手动门后，启动A汽泵，在到达3000转后，依然出现上述类似情况，打闸停机。观察前后两次试转时间均为1小时左右。怀疑再循环管道出现阻塞导致汽泵汽化。

3故障分析与处理

为验证结论，分别进行下列试验。一、全开再循环气动门后，单转A前置泵，在强制保护条件后，将调门由100%开度逐渐全关，发现前置泵电机电流和泵的出口压力无明显变化。二、用A汽泵为锅炉上水，运转正常，未再出现汽化，同时关小A汽泵再循环气动门，由全开至全关，上水流量无明显变化，显然不符合再循环管道30%的设计流量。以上试验进一步验证汽化是由再循环管道造成。于是对再循环管道的阀门进行逐一排查。手动门、逆止门均没有问题。解体再循环最小流量气动阀后，发现阀芯的外部笼罩上挂有很多机械类杂质，减小了通流面积。

将机械杂质清理干净后，阀门复装，再次转泵时，发现汽泵泵体平衡管两端温度差异较大，将汽泵解体检查，抽出芯包，发现泵非驱动端的轴套定位销已断裂，轴套与平衡盘抱死，导致平衡水已无法流出。更换芯包后，汽泵组运行正常。

通过此次事件也从侧面反应出，现在工程的工期都比较紧张，为了赶工期，必须在较短的时间内完成施工，容易在管道内残存一些诸如焊渣、碎片之类的施工垃圾。应严把施工验收关，为试运创造良好的条件，避免发生设备损坏。

4最小流量阀的结构与技术特点

最小流量阀为主副密封结构，有效的保护主密封面不受高流速介质的冲蚀。在阀杆径向设置多级笼式套筒，孔径错位重叠，承担阀门承受的总压降。采用多级减压后，通过计算相邻两级的孔径错位重叠面积，使阀门的总压降分布在各级节流元件上，每级降压过程中流体压力都大于其在入口温度下的饱和蒸汽压力，有效防止汽蚀。笼式阀芯的特点是流体在笼体四周均匀的流入或流出，流体相对于阀杆的任何变化均没有中断和突变现象，具有光滑的流动特性，可极大的降低噪音和减轻振动。同时由于流体在流场内平稳顺畅地均匀进出，不会造成阀杆的应力集中。但阀体的内部部件间隙较小，对水质要求较高，特别是在给水泵的初始试运阶段，容易造成异物卡塞。

5结语

锅炉给水泵是电厂热力系统中最为重要的辅机之一，而最小流量再循环阀对给水泵的安全、经济运行起到至关重要的作用，因此，应选用制造工艺精良、调节性能良好的再循环阀，同时确保再循环管道的设计合理性，使泵在最小流量下维持运行，保证给水泵不因汽蚀而损坏。此外，定期对最小流量阀进行检修，保证热力系统安全可靠的运行。

参考文献

[1] 郭立军，何川。泵与风机。中国电力出版社，2004

[2] 周云龙，洪文鹏。工程流体力学。中国电力出版社，2007