提高給水泵再循環門動作可靠性

摘 要：由于汽蝕現象會降低給水泵的性能，使之不能正常工作，本文通過將壓力開關改為差壓變送器來使給水泵再循環門動作可靠性提高，從而降低汽蝕現象的發生頻率。

關鍵詞：再循環門；汽蝕

中圖分類號：TK233.52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 22-0000-02

火力發電廠做功的過程是依靠水的循環（即經過處理的水和凝結水由除氧器除氧后經給水泵加壓送到鍋爐，在鍋爐內受熱產生蒸汽，蒸汽在汽輪機內膨脹做功后經冷凝器冷凝為水，并如此循環往復）來實現的。在整個循環過程中，給水泵的安全運行是實現這個循環的關鍵。給水泵的出水量是隨鍋爐負荷而變化的。在啟動時或在負荷很低時，給水泵很可能在給水量很小或給水量為零的情況下運行，液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體便產生汽泡。這種產生氣泡的現象稱為汽蝕。汽蝕時產生的氣泡。流動到高壓處時，其體積減小以致破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現象稱為汽蝕潰滅。給水泵在運轉中，若其流過部分的局部區域（通常是葉輪葉片進口稍后的某處）因為某種原因，抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產生大量蒸汽，形成氣泡，當含有大量氣泡的液體向前經葉輪內的高壓區時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結破裂的同時，液體質點以很高的速度填充空穴，在此瞬間產生很強烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應力可達幾百至幾千個大氣壓，沖擊頻率可達每秒幾萬次，嚴重時會將壁厚擊穿。在水泵中產生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭受到破壞的過程就是水泵中的汽蝕過程。水泵產生汽蝕后除了對過流部件會產生破壞作用以外，還會產生噪聲和振動，并導致給水泵的性能下降，嚴重時會使泵中液體中斷，不能正常工作，同時汽蝕時傳遞到葉輪及泵殼的沖擊波，加上液體中微量溶解的氧對金屬化學腐蝕的共同作用，在一定時間后，可使其表面出現斑痕及裂縫，甚至呈海綿狀逐步脫落；發生汽蝕時，還會發出噪聲，進而使泵體振動；同時由于蒸汽的生成使得液體的表觀密度下降，于是液體實際流量、出口壓力和效率都下降，嚴重時可導致完全不能輸出液體。

為防止上述現象的發生。大型火力發電機組的給水泵運行都必須保持一定的特性曲線，為保證其安全運行必須使其工作在特定的區間，所以給水泵都安裝有最小流量再循環調節閥，簡稱再循環閥或最小流量閥，安裝在給水泵出口管道的支管上，接入除氧器。以保證在任何情況下都必須有一個最基本的流量，也就是給水泵的最小流量。當機組啟動或者低負荷運行時，鍋爐給水量需要量很小或不需要流量時，就會打開再循環閥，（一般為額定流量的30%左右）將一部分水返回除氧器水箱，以保證有一定的水量通過給水泵，而不致使泵內水溫升高而汽化。而當給水量處于正常條件下時，再循環系統關閉。以保證給水泵的安全運行。

鄭州新力電力有限公司發電機組給水泵保護再循環系統由最小流量閥、止回閥、流量測量系統，DCS控制系統組成。其中流量測量系統確定何時開啟或關閉再循環系統。當給水泵流量大于等于410t/h時控制系統聯關再循環電動門，當給水泵流量小于等于190t/h時控制系統聯開再循環電動門，一部分水通過再循環門去除氧器。在機組實際運行過程中給水泵再循環電動門經常出現誤動或拒動的情況，嚴重影響給水泵的安全運行。

我們對機組給水泵再循環保護的實際運行情況進行了調查，并統計了其四個季度及全年的正確動作情況如下圖：

在實際工作中要求給水泵再循環保護動作百分之百正確，所以必須提高給水泵再循環保護動作的可靠性。我們熱工專業技術人員對設備各個環節進行了認真分析檢查，并根據缺陷記錄，檢修記錄逐條分析。首先分析了給水泵再循環電動門，繼電器及接線等外部設備情況，其設備主要是硬接線，從缺陷記錄上看很少出現故障，所以可以排除。其次DCS系統保護控制回路，由于DCS是雙電源，雙DPU，系統處于封閉狀態一般不會感染病毒，系統的可靠性是相當高的。從缺陷記錄上看也可以忽略不計。其次分析現場環境原因：因為差壓開關的抗震性能較好，可以排除現場振動的影響，同時可以排除系統測量管道有空氣造成沖擊的影響，這是客觀條件，不能改變。只能提高測量元件的抗干擾和抗沖擊能力。

經過全面的分析，造成給水泵再循環保護動作可靠性低的主要原因是當低負荷時給水流量在定值附近時波動比較大，同時由于差壓開關抗干擾差，差壓開關沒有較好的阻尼特性，會造成差壓開關的頻繁動作，致使定值的準確性和接點的通斷都難以保證100%正確。

熱控專業技術人員通過研究討論，先期提出了兩個改進方案。第一個方案是更換新的差壓開關，第二個方案是將差壓開關更換為差壓變送器。隨后對這兩種方案的優缺點進行了比較、選擇，如表1。

由上表可以看出，方案一雖然解決了定值和接點準確動作的問題，但缺點依然存在，而方案二雖然需要改動管路及組態，但卻可以很好的解決現實存在的所有問題，所以我們經討論研究決定執行方案二，并制定對策實施步驟：

步驟一、更改測量管路以配合變送器測量。熱工人員利用機組大修，將4個給水泵再循環差壓開關取消，重新安裝管路后，安裝了兩臺差壓變送器。

步驟二、修改給水泵再循環保護的組態并設置定值。改造前給水泵再循環差壓開關的定值是通過校驗臺校驗設定的，改造后，原差壓開關取消，改用差壓變送器，可以精確測量流量的實時值，然后利用DCS控制系統功能非常強大的特點，對給水流量進行補償計算，使給水流量更精確，在組態軟件中設定給水流量動作上限及下限，當給水流量大于等于410t/h時保護聯關再循環電動門，給水流量小于等于190t/h時保護聯開再循環電動門。 于是上述差壓開關存在的問題迎刃而解。對于給水系統管道有空氣擾動沖擊，也由于差壓變送器自身的阻尼特性，和在DCS控制系統中加裝了延遲模塊得到有力的化解，并且差壓變送器的模擬量信號直接送入DCS，也免去了繁瑣繼電器控制回路，減少了故障點。

改造后給水泵再循環保護系統運行良好，動作正常。我們統計了6-9月份的動作情況，如表2給水泵再循環保護動作可靠性達到了100%！

通過本次技術攻關的成功實施，確保了機組給水泵能夠工作在安全的特性區間，保證了機組的穩定運行。能夠有效的延長給水泵的壽命，形成了不可估量的隱形效益。

參考文獻：

[1]秦世成.機電一體化在鍋爐給水泵自動再循環上的應用[J].煤炭工程，2008，08.