給水系統運行安全性分析

摘? 要：給水泵作為熱電廠熱力循環最主要的設備之一，其能否安全穩定運行對電廠安全生產至關重要。根據電能的生產特點和鍋爐運行的特殊要求，給水泵必須連續不斷的運行。這不僅關系到正常發供電，而且還直接關系到鍋爐設備的安全。本文從給水泵運行方式分析給水泵汽蝕現象、原因，并有針對性的提出防范措施。

關鍵詞：給水泵;汽蝕;母管壓力

一、給水系統概況

某電廠6臺鍋爐給水采取的是母管制模式，9臺給水泵（#5、9、#10給泵為調速泵，其余為定速泵）向冷給水母管供水，給水從冷給水母管出來后進入6臺汽機的高壓加熱器進行加熱，加熱后的給水又進入熱給水母管，后分別經過6臺鍋爐的給水調整門進入鍋爐的省煤器，最后進入各臺鍋爐的汽包。

汽蝕是給水泵工作的不正常現象。當泵葉輪吸入口處的壓力低于工作水溫所對應的飽和壓力時，一部分水就會蒸發形成氣泡，氣泡沿著葉輪被水流帶入泵內高壓區，在高壓區發生凝結、破裂，產生水沖擊。這種損壞葉輪的水沖擊稱為汽蝕。

二、汽蝕余量

給水泵入口除了靜壓頭要高出給水溫度對應的飽和壓力外，由于泵入口升速降壓等損失，還要留有余量，以保證最低壓力點的壓力仍然大于汽化壓力，這個余量稱之為汽蝕余量。

1、有效汽蝕余量NPSHa

給水自除氧器經吸入管路到達泵的入口處，扣除各種壓力損失后，所剩余的高出該處水溫所對應飽和壓力的那部分壓頭。

2、必需汽蝕余量NPSHr

給水從泵入口經過流道轉向、截面變化引起一定的動能損失，使壓力降低;同時由于葉輪旋轉，第一級葉輪非工作面壓力會更低一些，導致給水泵入口和泵的最低壓力處存在一個壓力差，這個壓差為必需汽蝕余量。

給水泵正常運行不發生汽蝕，必須滿足有效汽蝕余量大于泵的必需汽蝕余量，即：

由上圖可知當流量增加時 N PS H a 將減小，N PS H r 增加. 根據泵的汽蝕原理，當N P SH a< N PS H r 時給水泵發生汽蝕，如圖所示. N P SH a= N P SH r 是汽蝕發生的臨界點，這點對應的流量Qc 稱為臨界流量。為防止汽蝕，給水泵設計最大流量必須小于臨界流量。（受出入口管徑及額定轉速限制，該電廠給水泵達不到臨界流量，可不考慮）

流量過低時，由于打悶泵導致給水溫度上升，有效汽蝕余量減小，容易發生汽化（該電廠給水泵汽化流量值為80T/H），故給水泵運行時需要大于最小流量值，母管制更需要注意流量壓力與母管匹配，防止倒灌汽化。

該電廠規定，流量小于100T/H時，必須開啟再循環門，保持流量。

該電廠高除在給水泵入口水平以上14m，規定高除水位最低值為1.8m，有效高度=15.8m。

得給水泵入口處的勢能壓力0.15 MPa。

查閱給水泵說明書得知，給水158℃時，給水泵必需汽蝕余量為0.58MPa，考慮下水管彎頭、管道的沿程阻力，除氧器壓力必須保持0.45以上。該電廠規程規定，高除壓力必須保持0.48—0.52MPa，以確保給水泵不發生汽蝕。

三、給水泵的汽蝕

1、給水泵汽蝕的產生和現象

給水泵在穩定流動狀態下工作時，由于葉輪的旋轉作用，在進口處形成一個低壓區。給水流量越大，流速就越高，在流道中引起的動壓降和阻力就越大。若安全裕度較小，在吸入口的給水受到一些意外因素的干擾時，本來就比較低的葉片進口非工作面端部壓力就會再降一點，低于相應溫度下的飽和壓力時，入口就會汽化。

汽化的結果便是出現充滿蒸汽的汽泡和逸出的部分氣泡，這些汽泡又被給水帶到給水泵的高壓區域內，給水的壓力和溫度又會出現新的不平衡，原汽泡周圍的高壓給水以很高的速度向低壓區沖擊。伴隨這種沖擊而出現的極不穩定的給水流動，便會產生振動和噪聲。并對金屬表面產生機械侵蝕和化學腐蝕作用。給水泵的葉輪進口流道的金屬部件就會因為汽蝕而損壞。

2、給水泵汽蝕的危害

（1）材料破壞

當汽蝕發生時，由于機械剝離和電化學腐蝕的共同作用，致使泵的壁面及葉輪材料受到嚴重破壞，大大縮短了給水泵的使用壽命。

（2）噪聲和振動

汽泡破裂和高速沖擊會引起嚴重的噪聲，反復凝結、沖擊的汽蝕過程伴隨著很大的脈動力，若這些脈動力的頻率與設備相同，就會產生共振，從而引起設備變形或損壞。

（3）泵性能下降

汽蝕產生大量汽泡會堵塞流道截面，導致泵的揚程和流量下降，同時泵的流量和壓力波動較大，不能穩定運行。

3、給水泵汽蝕后的處理

當給水泵發生汽化時，應進行故障停泵，并開啟給水泵出口門前放空氣門，查清原因，消除缺陷。

該電廠《運行規程》P141指出，發現給水泵：

a給水泵內部聲音異常，振動增大;

b電流下降并擺動;

c給水泵出入口壓力下降并擺動;

d給水母管壓力下降。

判斷為給水泵汽化，應緊急停止汽化給水泵，聯動備用泵。

四、防止給水泵汽蝕的措施

1、提高除氧器安裝高度，但是除氧器高度的過高將導致主廠房建筑費用的增加，一般不采用。

2、加裝前置泵，增加前置泵較簡單，故滑壓運行除氧器的機組全部采用此方法防止給水泵汽蝕。

3、前期設計布置科學緊湊，減少不必要的彎頭和管段，降低管道流程的壓降。

4、嚴格執行運行規程，啟停泵之前及時打開再循環門，增加通量，提高抗汽蝕能力。

5、精心操作監盤，維持除氧器壓力在規定范圍內，防止除氧器壓力驟降導致給水泵汽化。

6、合理分配給水泵啟停，調整調速泵勺管開度，保持給水泵流量在運行范圍。

結論：

提高給水泵入口壓力，保證有效汽蝕余量大于必須汽蝕余量是防止給水泵汽蝕的最有效措施，從運行角度看最主要的是確保高除溫度、壓力、水位等參數在規定范圍，啟停泵時及時開啟再循環門，保證給水泵流量。監盤人員密切監視給水泵出入口壓力及電流變化，及時發現消除隱患，杜絕給水泵汽蝕發生，保證給水系統安全穩定運行。

參考文獻

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作者簡介：林靜（1986—），男，安徽省馬鞍山市人，工程師。2010年畢業于南京工業大學熱能與動力工程專業。目前就職于中國石化集團資產經營管理有限公司齊魯石化分公司熱電廠，主要從事汽輪機運行管理工作。