循環水泵汽蝕分析及處理

馬巖昕

(黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

循環水泵汽蝕分析及處理

馬巖昕

(黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

循環水泵汽蝕嚴重影響著循環水泵的效率和使用壽命。通過分析循環水泵產生汽蝕的原因，論述循環水泵汽蝕的查找方法、處理過程及解決辦法，結合現場實際情況，提出了防止循環水泵汽蝕的措施，以延長循環水泵的使用壽命。

循環水泵；汽蝕；軸承；解決方法

1 循環水泵系統概況

某電廠有2臺300?MW機組共安裝4臺循環水泵，2臺機組的循環水母管采用聯絡方式運行，循環水泵及電機的主要參數如表1所示。循環水系統的流程為：嫩江水—江岸泵—反應沉淀池—冷卻水塔—攔污柵及清污機—循環水泵—液控出口蝶閥—凝汽器及輔機—循環水壓力回水管—冷卻水塔(蒸發一部分)。

表1 循環水泵及電機的主要參數

2 循環水泵汽蝕的概念

在循環水泵工作時，如某一部位壓力降低到與水溫相應的汽化壓力時，水就會在該處發生汽化。汽化形成的氣泡從低壓區流向高壓區，并在高壓作用下破滅，高壓水以極高的速度流向氣泡原先占據的空間，產生巨大的沖擊力。水泵內反復地出現液體汽化和凝聚過程而引起金屬表面受到破壞的現象即為水泵汽蝕。

水泵汽蝕是由水的汽化引起的。水的汽化與溫度、壓力相關。在一定壓力下，當溫度升高到一定數值時，水開始汽化；在一定溫度下，當壓力降低到一定數值時，水同樣會汽化。

當循環水泵發生汽蝕時，出口壓力下降，電流波動并下降，振動增大，水泵內有異聲。

3 循環水泵發生汽蝕的危害

(1)?循環水泵發生汽蝕時，由于氣泡的破裂和高速水流的沖擊，會引起噪聲和振動；而循環水泵的振動又會促使氣泡的產生和破滅，2者的相互作用可能引起汽蝕共振。

(2)?循環水泵在汽蝕下運行，氣泡破滅時液體填補原氣泡空間產生的巨大沖擊力，頻繁打擊在過流部件上，使材料疲勞，產生機械剝蝕。同時，在液體汽化的過程中溶解于液體中的空氣被析出，析出空氣中的氧氣借助汽蝕產生的熱量，對材料產生化學腐蝕。兩者的共同作用，使材料受到破壞。

(3)?循環水泵內汽蝕嚴重時，產生的大量氣泡會占據流道空間，從而使流體從葉片中獲得的能量減少，導致泵的揚程下降、效率降低，甚至使泵的出水中斷。

4 循環水泵汽蝕故障情況

某電廠2臺300?MW機組于2012年建成投產，2015年開始出現循環水泵電流下降(最大由182?A降至171?A)、循環水泵電流波動(經常波動值是5?A左右)、循環水泵內有異音、循環水泵出口管振動、循環水泵出口壓力下降(出口壓力由0.22?MPa最大下降至0.18?MPa)等汽蝕現象。循環水泵發生汽蝕后的損壞情況如圖1所示。

圖1 循環水泵發生汽蝕的損壞情況

5 循環水泵汽蝕發生主要原因

(1)?葉面汽蝕。葉面汽蝕主要是因為循環水泵安裝位置過高，泵吸入口處有空氣。氣泡的形成和破滅多發生在葉片的正面和背面、前輪盤內表面處以及葉片的根部。

(2)?間隙汽蝕。水泵內的水流通過突然變窄的間隙時，速度增加，局部壓力下降時，也會產生汽蝕。如在軸流泵葉片外緣及泵殼之間的間隙內、離心泵密封環與葉輪外緣的間隙處，由于葉輪進水側與出水側的壓差很大，導致高速回流，造成局部壓降，引起間隙汽蝕。

(3)?渦帶汽蝕。由于集水池、進水流道設計不良或水泵在非設計條件下工作，也可能在葉輪的下方產生自上而下的帶狀漩渦(簡稱“渦帶”)，當渦帶中心壓力低于汽化壓力時，該渦帶即成為汽蝕帶。

(4)?粗糙汽蝕。水流經過泵內凸凹不平的內壁面和過流部件時，在突出物的下游也容易產生局部負壓而引發粗糙汽蝕。

(5)?軸承磨損或松動。

(6)?葉輪堵塞或損壞。

(7)?循環水泵的吸入管和填料密封漏氣。

6 循環水泵汽蝕原因排查

(1)?葉面汽蝕排查。當循環水泵運行時，開啟振動大的循環水泵泵體放空氣門，排出大量的水；但循環水泵仍然有振動、電流擺動及出口壓力下降現象。就地測量冷卻水塔水位為1.81?m。分析認為循環水泵泵體放空氣門根部空氣還未排凈。提高冷卻水塔水位至1.81?m以上后，停止振動大的循環水泵，重新向循環水泵注水。當循環水泵泵體放空氣門見水后，再啟動循環水泵，振動消失，循環水泵電流、出口壓力正常。故確認冷卻水塔水位在1.81?m以上時，才能將循環水泵的水注至循環水泵泵體放空氣門根部，才能保證循環水泵內的空氣全部排出。

(2)?間隙汽蝕排查。停止循環水泵后，檢查循環水泵內沒有變窄的間隙，故排除間隙汽蝕。

(3)?渦帶汽蝕排查。檢查集水池，進水流道設計良好，無帶狀漩渦，故排除渦帶汽蝕。

(4)?粗糙汽蝕排查。對發生汽蝕的循環水泵解體檢查，發現原來鑄鐵的循環水泵軸承及葉片表面有大量的凸凹不平，引起了粗糙汽蝕。

(5)?檢查循環水泵軸承，無磨損或松動。

(6)?拆開發生汽蝕的循環水泵泵體后，發現有雜物在循環水泵泵體內，造成了葉輪堵塞。

(7)?檢查發現循環水泵的吸入管和密封填料有漏氣現象。

7 采取的措施

(1)?確保冷卻水塔水位高于1.81?m，并增加循環水泵放空氣次數。因設計的循環水泵基礎相對較高，只有在冷卻水塔水位超過1.81?m時，水才能注至泵體放空氣門的根部；一旦冷卻水塔水位低于1.81?m，空氣極易進入泵內。為此，必須確保冷卻塔水位高于1.81?m，并且每隔2?h對循環水泵泵體放空氣1次，待放空氣門見水后停止。

(2)?更換軸承、打磨流道。為了提高循環水泵軸承的抗汽蝕性，將鑄鐵軸承改為強度和硬度高、韌性和化學穩定性好的鋼軸承；為了提高流道表面光潔度，對流道進行打磨和清理，以提高通流部分抗汽蝕性能。

(3)?加裝濾網并及時清掃。為了防止各種雜物進入循環水泵內，在循環水泵入口清污機前加裝1道濾網，并根據濾網前后壓差，及時清掃。

(4)?修復循環水泵吸入管的漏氣處，并及時更新填料。

8 措施實施效果

采取上述措施后，消除了循泵的汽蝕問題。采取措施前后循泵運行參數對比如表2所示。

表2 循環水泵運行參數對比

9 結束語

通過分析循環水系統的組成，排查循環水泵汽蝕的原因，經現場調查、研究，提出了循環水泵軸承更換為鋼軸承、在循環水泵清污機前加裝濾網、提高對應循環水泵的冷卻水塔水位在1.81?m以上等措施，解決了循環水泵的汽蝕問題，保證了機組的安全運行。

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2017-02-12。

馬巖昕(1968—)，男，高級工程師，主要從事發電部節能、汽輪機、化學運行管理方面的工作，email：hdmayanxin@126.com。