火電廠凝結水泵汽蝕的原因及處理探討

袁軍財

（廣東粵電安信電力檢修安裝有限公司，廣東 中山 528445）

0 引言

火力發(fā)電廠是為社會生產和生活的重要動力，隨著社會用電需求的迅速增長，在某種意義上給火力發(fā)電廠帶來了更大的壓力，使其在運行過程中極易發(fā)生失效。冷凝泵是電站的關鍵裝置，長時間處于高負載工況下，極易發(fā)生空化現象，如果不能及時、有效地解決這些問題，將會造成冷凝水的停頓、停機，嚴重地會對電站的供電質量造成嚴重的損害。

1 泵的汽蝕

在此條件下，冷庫中的冷凝水是飽和的，當水壓下降到一定程度時，冷凝水就會發(fā)生氣泡。氣泡在不斷聚集，并隨著流體的進入壓力區(qū)域而發(fā)生爆裂。這些氣泡的產生，聚集，流動和破裂叫做氣蝕。為了保證不產生空化和防止泵的振蕩，在進行設計時必須保證MSR 的空蝕容限要比必要的空蝕容限大。為了滿足不同工作條件下的MSR 疏水泵，通常需要在常規(guī)工作條件下，有效空蝕余和必要空化剩余的比率必須達到1.8 以上，才能更好地防止空化[1]。

在凝冷機運行過程中，由于某些因素，進入冷凝泵入口的冷凝水的溫度比這里的冷凝水的水壓要高，從而使冷凝水蒸發(fā)而產生氣泡。當氣泡進入高壓區(qū)時，由于附近的壓力較大，氣泡會發(fā)生氣泡的爆裂和空化。長期運轉會導致空化、損壞、冷凝泵的輸出功率、冷凝水量的減小或停止、冷凝水量的減小和損失。汽輪機組在啟動和關閉時，由于缺少了凝汽液，導致汽缸的出汽溫度和凝汽器溫度不能下降，導致汽輪機組的回汽損失了冷卻來源。當裝置在正常工作時，由于冷凝水損失，除氧裝置的液面下降，使水泵失水，造成機組的動力不足，造成機組停機，凝結水泵如圖1 所示。

圖1 凝結水泵

2 火電廠凝結水泵汽蝕的原因分析

2.1 入口管道堵塞

在進行停運維修時，一項重要的工作就是檢查凝汽器的內部，在檢查的時候，有一些輔助性的物質或者設備會殘留在凝汽器的內部，造成凝汽器的進口管路阻塞。因為在現實中，進氣格柵是在冷氣室內與熱井口之間布置的，所以會有一些細小的東西會順著水流進入過濾器，當過濾器被堵住的時候，就會發(fā)出警報，然后將泵分離出來，這樣就可以對過濾器進行更大的清潔。除此之外，在冷凝裝置中，還會有一些大的東西擋住了進氣孔的格柵，這樣就會影響進風口的流量，從而造成旋轉速度的增加，最終產生空化現象[2]。

2.2 流動介質內混入了空氣

一般來講，冷凝泵的進料過濾器必須經常進行清理。當過濾器清潔時，如果備用泵進口的閥密封不夠嚴密，很可能造成進口母管內的空氣被混入，從而使其在水流的推動下進入泵內。在抽油機運轉時，由于混有氣體進入某一臨界點而產生氣泡。如果發(fā)生這樣的狀況，可以立即開啟排氣系統(tǒng)，將多余的氣體迅速排放出去，以減少發(fā)生空化的概率，如圖2 所示。

圖2 凝結水泵汽蝕

3 案例分析

3.1 設備概況

某廠1000MW 超臨界、二次中間再熱、雙背壓凝汽式機組，配置兩臺凝結水泵，正常情況下一臺變頻運行，另一臺工頻備用。

3.2 異常工況

在1000MW 機組負載下，進行100%的滿載測試，B型冷凝泵的變頻工作，A 型冷凝泵處于工作頻率的待機狀態(tài)。在實驗期間，B 型冷凝泵出現了振蕩、下降、出口壓減小、振幅增加、冷凝水量減小、備用工作頻率泵聯(lián)機工作狀態(tài)良好。

3.3 異常分析

檢驗B 冷凝水進口過濾器差壓正常，密封水壓力正常，冷凝機的真空度正常。檢查工藝趨向，在測試期間，因高度加壓時，因高度加壓保護作用解除，汽機開閉后各段抽汽、主蒸汽管道疏水閥開啟，大量的高溫、高壓疏水流入凝汽器，冷凝器A/B 的A/B 壓從7.7/8.2kPa（相應的飽和溫度41/42℃，冷凝水的溫度為43°，最大值為2°）上升到5.76/5.85kPa（相應的飽和溫度34/35℃），而凝結水的溫度從43℃升高到48℃，與相應的凝汽器的壓力下的飽和溫度相差14℃。由于循環(huán)水流量、軸封壓力和冷凝器的壓力增大，導致冷凝水蒸氣中存在著大量的高溫、高壓疏水劑，導致凝汽水的水溫上升5℃。結果表明，冷凝水的上升使冷凝泵入口冷凝水的溫度比冷凝水的水壓相應的飽和度要高，從而使冷凝水蒸發(fā)，并形成大量的氣泡。開啟冷凝泵的空壓閥，重新開啟B 冷凝泵，工作狀態(tài)良好[3]。

4 火電廠凝結水泵汽蝕的有效處理措施

4.1 吸氣管和真空管的正確結構

在抽油器和抽油器的抽油管中，一般都是很小的。由于沒有正確地選用大小和外形，所以需要改進離心式水泵的空穴特性，以保證在通入風扇前減少對液流的阻礙，并保證液流在正常通暢的條件下。首先，要采用最小的吸水管，這樣可以簡化它的構造，方便液體的流通，并且把多余的管子如彎頭、附件等都最小化。抽吸管道的口徑也要適當，若抽吸管道太大，則在較低的情況下會出現不均勻的現象，而太短則會導致較大的牽引阻力，使泵進氣口處的流體壓下降，對進氣口產生不利影響。研究了不同的真空管道的管徑對離心泵的氣蝕特性的影響。真空管的直徑太大，使離心泵中空，使其調整功能大為減弱。噴管的大小及形狀對其空化特性的變化具有重要的作用，因此必須加以注意[4]。

4.2 殼體疏水箱內飽和水會發(fā)生閃蒸

考慮到降低負載速率的快速，水泵進口溫度維持不變。那么，在負載從100%FP 迅速降低到90%FP 的情況下，該系統(tǒng)的疏水罐壓力從9.89 巴降低到8.87 巴，而水泵進口溫度仍然保持在179.4℃。采用100%負載的方式，泵進口直徑為DN350，而MSR 的空蝕量在-5.2m左右，出現了空化現象。在此基礎上，由于在疏水層中存在大量的閃蒸，導致疏水層發(fā)生氣泡，導致疏水層高度急劇變化，而閃蒸又會將其吸濕，從而降低疏水層的水壓降低速度，水溫與飽和氣泡的關系如圖3 所示。

圖3 水溫與飽和氣泡關系

4.3 蝸旋汽蝕

冷凝泵前端水倉、進水池等部位的布置不合理，抽水口進水口流動混亂，旋風將一部分氣流帶入泵身，這種情況具有周期性，而在泵內部產生的漩渦則會對葉片產生破壞，并在葉輪的壓力范圍內聚集。另外，螺旋轉動的角度和泵內部的水流的轉動角度也是不一樣的，如果兩個方向一致，則泵的相對移動比較小，那么離心泵的動力就會降低，產生負荷量；反之，則由于液體的相對轉速高，導致泵的負載過大[5]。

4.4 對水泵全面解體檢查

對水泵進行了徹底的檢查，其中包含水泵解體檢查，水泵基礎面的檢查。在將冷凝泵的外管懸掛后，發(fā)現在安裝時，由于采用了隔熱層而非二次注漿，造成了地基失穩(wěn)。對地基底板進行校直和平整。其具體措施是進行二次注漿，選擇支座的支座位置，在地基周圍放置支座，并在支座上對稱排列。通過對泵拆裝后的葉片進行測量，得出葉輪軸的曲率為0.10mm，大大超過了不超過0.05mm 的要求。此外，還出現了引輪汽蝕和水泵推力軸承的磨損等問題。與制造廠溝通，重新安裝泵軸、導輪、止推支座，新軸的曲率為0.03mm，引輪的靜態(tài)試驗通過，符合操作條件[6]，泵軸樣式如圖4 所示。

圖4 泵軸

4.5 加強凝結水泵檢修管理

在對冷凝機進行定期或不定時檢查后，應將設備內的雜物和灰塵清理干凈，防止設備內雜物和凝液泵進口管路出現阻塞。采用規(guī)范規(guī)范的焊接工藝，避免了水溶性廢紙和焊料在管子內滯留，導致過濾器阻塞。

4.6 減少凝結水泵進氣

為了降低冷凝泵運行時的進風，應從下列方面進行合理的調整。減少料斗的高度和下料孔之間的落差，保證料斗的體積，保證料斗的體積，使料斗中的料斗逐漸沉淀，保證料斗的體積，保證料斗的體積，保證料斗的壓力，使料斗的壓力增大，料斗的壓力也會減小，料斗的壓力也會減小，料斗的高度也會隨之下降[7]。

4.7 凝泵入口補償器變形處理措施

首先，鑒于目前各膨脹節(jié)都有抗拉、抗壓、超限破壞現象，確定其能否正常使用。其次，購買膨脹節(jié)配件以替換膨脹節(jié)，并對各參數作詳盡的記載。由于A 泵在膨脹節(jié)張開期間的振動下降較大，對膨脹節(jié)內部的流場和流量的沖擊進行了剖析；最后是由于兩個凝泵入口是同一根主管，當前的工作狀況不能對主泵的任意位置進行調節(jié)，采取先將A、B 泵入口管線進行緊固后再切斷擴張節(jié)，以決定接管的長短，并進行替換。運行和檢修人員加強膨脹節(jié)和泵的運行狀況監(jiān)測，并在工地設立巡查冊，每2h 運行，檢修每天不少于4 次，檢查期間不少于4 次，對凝泵運行和膨脹節(jié)進行檢查，如果發(fā)現異常，應及時聯(lián)系處理[8]。

5 結語

為了避免在高速減載過程中出現的空化問題，凝水機作為電站發(fā)電設備的一個關鍵部件，在長期使用過程中會產生空化，從而導致凝汽器的失效，從而導致冷卻水的流量下降。若不能及時、高效地進行控制，則會導致機組的短路，造成設備的重大損害。因此，應強化對冷凝泵的維護和維護，對過濾器進行定時清洗，減少設備失效概率，保證機組的正常運轉。通過采用適當的方法來減小抽油機入口的壓強，使供水的水壓高于正常水位時的相應飽和壓，可以有效地減小泵的空化。