江邊補(bǔ)水泵出力低原因分析及改造方案

李橋明，周文專

（韶關(guān)市坪石發(fā)電廠有限公司（B廠），廣東 韶關(guān)　512229）

江邊補(bǔ)水泵出力低原因分析及改造方案

李橋明，周文專

（韶關(guān)市坪石發(fā)電廠有限公司（B廠），廣東 韶關(guān)512229）

介紹了某火電廠江邊補(bǔ)水泵的參數(shù)，同時(shí)對(duì)補(bǔ)水泵葉輪產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象及補(bǔ)水泵出力低的原因進(jìn)行了分析，提出了加大補(bǔ)水泵的葉輪直徑來增大補(bǔ)水泵出力的改造方案，改造后的補(bǔ)水泵不僅提高了出力，也節(jié)約了廠用電，達(dá)到了改造目的。

補(bǔ)水泵；氣蝕；出力；葉輪直徑；改造

1　補(bǔ)水泵概況

2014年4月，某火電廠江邊補(bǔ)水泵房新安裝了3臺(tái)雙吸單級(jí)離心泵，補(bǔ)水泵參數(shù)如表1所示。

表1　補(bǔ)水泵參數(shù)

在汛期，江邊河水水位最高達(dá)黃海高程154.5 m，補(bǔ)水泵入口倒灌高度較高，達(dá)+7.3 m，3臺(tái)補(bǔ)水泵運(yùn)行正常，出力基本滿足機(jī)組運(yùn)行需要。而在枯水期，江邊河水水位下降，當(dāng)水位最低到黃海高程144.2 m時(shí)，機(jī)組出現(xiàn)用水困難的現(xiàn)象，3臺(tái)補(bǔ)水泵同時(shí)并聯(lián)運(yùn)行也不能滿足機(jī)組運(yùn)行需要，被迫關(guān)小冷卻塔排污門運(yùn)行；同時(shí)江邊補(bǔ)水泵出現(xiàn)啟動(dòng)困難的現(xiàn)象，遇雜物堵住部分葉輪流道時(shí)，出力最低，電流僅約14 A。

2　補(bǔ)水泵葉輪氣蝕原因分析

該電廠江邊補(bǔ)水泵經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，解體檢查其葉輪，發(fā)現(xiàn)葉輪流道入口葉片有輕微汽蝕現(xiàn)象。補(bǔ)水泵的安裝如圖1所示。校驗(yàn)其幾何安裝高度：實(shí)際的補(bǔ)水泵入口管幾何安裝高度為3.7 m，補(bǔ)水泵允許吸上真高度［Hs］=5.5 m，則補(bǔ)水泵入口管允許幾何安裝高度［Hg］=［Hs］-vs2/2 g-hw=5.23-0.142-0.5=4.5 m。

由此可知，實(shí)際的補(bǔ)水泵入口管幾何安裝高度（3.7 m）小于補(bǔ)水泵入口管允許幾何安裝高度（4.5 m）。因此，實(shí)際的補(bǔ)水泵入口管幾何安裝高度是合適的，在此工況下運(yùn)行補(bǔ)水泵不應(yīng)該發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。

此后，該電廠檢修人員對(duì)江邊補(bǔ)水泵前池進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)水泵前池積有較深的淤泥，前池進(jìn)水2道濾網(wǎng)上卡有許多雜物。因此，可以判斷引起補(bǔ)水泵葉輪輕微汽蝕的原因?yàn)檫M(jìn)口有雜物堵塞。

3　補(bǔ)水泵出力低原因分析

補(bǔ)水泵在枯水期運(yùn)行時(shí)，泵入口的水源在泵入口中心線以下3m處，電機(jī)的電流最大值為18 A，P=3IUcosΦ=1.732×18×6 000×0.87= 162.7 kW，為額定功率250 kW的65 %。補(bǔ)水泵在汛期運(yùn)行時(shí)，泵入口被水源淹沒高達(dá)7.5 m，電機(jī)的電流最大值為21 A，P=3×I×U×cosΦ= 1.732×21×6 000×0.87=189.9 kW，為額定功率250 kW的76 %。

圖1　補(bǔ)水泵安裝示意

根據(jù)上述情況分析可知：DFSS350-13/4型雙吸單級(jí)離心泵吸入液體需要在入口有倒灌高度的液面下運(yùn)行，當(dāng)在有吸程高度的情況下運(yùn)行時(shí)，泵的出力達(dá)不到銘牌額定值，不能滿足江水自然漲落情況下機(jī)組運(yùn)行的需要。

4　補(bǔ)水泵改造方案

該電廠檢修技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)水泵在汛期運(yùn)行時(shí)仍有24 %的出力空間，仔細(xì)檢查泵體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)葉輪圓周有55 mm的間隙。根據(jù)泵與風(fēng)機(jī)原理及相似定律（葉片的切割與加長(zhǎng)）可知：葉輪直徑加大10 %對(duì)補(bǔ)水泵的效率幾乎沒有影響，因此可通過加大補(bǔ)水泵的葉輪直徑來增大補(bǔ)水泵出力，以滿足電廠安全生產(chǎn)需要。

4.1計(jì)算分析

補(bǔ)水泵切割定律如下。

公式1：Q2/Q1=（D2/D1）2。其中：Q1為葉輪直徑加大前流量；Q2為葉輪直徑加大后流量；D1為加大前葉輪直徑；D2為加大后葉輪直徑。

公式2：H2/H1=（D2/D1）2。其中：H1為葉輪直徑加大前揚(yáng)程；H2為葉輪直徑加大后揚(yáng)程。

公式3：P2/P1=（D2/D1）4。其中：P1為葉輪直徑加大前軸功率；P2為葉輪直徑加大后軸功率。

由于補(bǔ)水泵實(shí)際功率N1=Pη。其中：P為電機(jī)實(shí)際功率；η為傳動(dòng)效率因數(shù)，η=0.98?？傻肗1=162.7×0.98=159.4 kW。由補(bǔ)水泵實(shí)際效率公式N/N1=η1/η2（N為補(bǔ)水泵銘牌功率；N1為補(bǔ)水泵實(shí)際功率；η1為補(bǔ)水泵銘牌效率因數(shù)，η2為補(bǔ)水泵實(shí)際效率因數(shù)）可知，250/159.4=0.88/ η2，即η2=0.56。

由流量計(jì)算公式N1=γQ1H1/1 000η2（γ=9 800為水重度，N/m3；Q1為葉輪直徑加大前流量）可知：

159.4=9800×Q1×43/1000×0.56；

Q1=0.21m3/s=756 m3/h。

原補(bǔ)水泵葉輪的直徑為405 mm，考慮到必須使電機(jī)不過載（含汛期運(yùn)行時(shí)），將補(bǔ)水泵的出力增加到電機(jī)額定功率的95 %。按切割定律公式1：Q2=Q1（D2/D1）2，經(jīng)過計(jì)算得出，當(dāng)葉輪直徑為435 mm時(shí)，補(bǔ)水泵的出力Q2將增加到945 m3/h，能滿足電廠用戶的需要。

4.2安裝及試運(yùn)行情況

采購符合標(biāo)準(zhǔn)的新葉輪進(jìn)廠驗(yàn)收合格后（葉輪出口葉片角度保持不變），將新葉輪運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)（實(shí)際到廠的葉輪直徑因制造工藝問題改為431 mm）。保持原補(bǔ)水泵其他部件不變，拆除舊葉輪及密封環(huán)，更換安裝新葉輪及密封環(huán)。

啟動(dòng)試運(yùn)行新安裝的補(bǔ)水泵，泵體、軸承振動(dòng)、響聲正常，軸承溫升合格。單臺(tái)補(bǔ)水泵在枯水期的運(yùn)行參數(shù)為：電機(jī)電流25 A，泵出口壓力0.49 MPa，泵流量1 060 m3/h。由此可見，其補(bǔ)水流量基本滿足機(jī)組出力要求，滿足電廠生產(chǎn)需要，達(dá)到了改造目的。

5　結(jié)束語

改造后，經(jīng)計(jì)算年節(jié)約費(fèi)用約為18萬元。通過技術(shù)人員對(duì)電廠江邊補(bǔ)水泵出力不足的原因分析，找出最合適的改造方法，節(jié)省了改造費(fèi)用，提高了江邊補(bǔ)水泵的出力，節(jié)約了廠用電，切實(shí)解決了電廠用水困難的問題，達(dá)到了改造的目的。

《電力安全技術(shù)》投稿簡(jiǎn)則

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2016-05-22。

李橋明（1981-），男，大專，主要從事汽輪機(jī)及其設(shè)備檢修工作，email：294579174@qq.com。

周文專（1974-），男，工程師，主要從事熱機(jī)設(shè)備檢修及管理工作。