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

循環(huán)水泵；汽蝕；軸承；解決方法

1 循環(huán)水泵系統(tǒng)概況

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

表1 循環(huán)水泵及電機的主要參數(shù)

2 循環(huán)水泵汽蝕的概念

在循環(huán)水泵工作時，如某一部位壓力降低到與水溫相應(yīng)的汽化壓力時，水就會在該處發(fā)生汽化。汽化形成的氣泡從低壓區(qū)流向高壓區(qū)，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(jù)的空間，產(chǎn)生巨大的沖擊力。水泵內(nèi)反復(fù)地出現(xiàn)液體汽化和凝聚過程而引起金屬表面受到破壞的現(xiàn)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(guān)。在一定壓力下，當(dāng)溫度升高到一定數(shù)值時，水開始汽化；在一定溫度下，當(dāng)壓力降低到一定數(shù)值時，水同樣會汽化。

當(dāng)循環(huán)水泵發(fā)生汽蝕時，出口壓力下降，電流波動并下降，振動增大，水泵內(nèi)有異聲。

3 循環(huán)水泵發(fā)生汽蝕的危害

(1)?循環(huán)水泵發(fā)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(huán)水泵的振動又會促使氣泡的產(chǎn)生和破滅，2者的相互作用可能引起汽蝕共振。

(2)?循環(huán)水泵在汽蝕下運行，氣泡破滅時液體填補原氣泡空間產(chǎn)生的巨大沖擊力，頻繁打擊在過流部件上，使材料疲勞，產(chǎn)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(chǎn)生的熱量，對材料產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。兩者的共同作用，使材料受到破壞。

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

4 循環(huán)水泵汽蝕故障情況

某電廠2臺300?MW機組于2012年建成投產(chǎn)，2015年開始出現(xiàn)循環(huán)水泵電流下降(最大由182?A降至171?A)、循環(huán)水泵電流波動(經(jīng)常波動值是5?A左右)、循環(huán)水泵內(nèi)有異音、循環(huán)水泵出口管振動、循環(huán)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(xiàn)象。循環(huán)水泵發(fā)生汽蝕后的損壞情況如圖1所示。

圖1 循環(huán)水泵發(fā)生汽蝕的損壞情況

5 循環(huán)水泵汽蝕發(fā)生主要原因

(1)?葉面汽蝕。葉面汽蝕主要是因為循環(huán)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(fā)生在葉片的正面和背面、前輪盤內(nèi)表面處以及葉片的根部。

(2)?間隙汽蝕。水泵內(nèi)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(chǎn)生汽蝕。如在軸流泵葉片外緣及泵殼之間的間隙內(nèi)、離心泵密封環(huán)與葉輪外緣的間隙處，由于葉輪進水側(cè)與出水側(cè)的壓差很大，導(dǎo)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(shè)計不良或水泵在非設(shè)計條件下工作，也可能在葉輪的下方產(chǎn)生自上而下的帶狀漩渦(簡稱“渦帶”)，當(dāng)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(jīng)過泵內(nèi)凸凹不平的內(nèi)壁面和過流部件時，在突出物的下游也容易產(chǎn)生局部負壓而引發(fā)粗糙汽蝕。

(5)?軸承磨損或松動。

(6)?葉輪堵塞或損壞。

(7)?循環(huán)水泵的吸入管和填料密封漏氣。

6 循環(huán)水泵汽蝕原因排查

(1)?葉面汽蝕排查。當(dāng)循環(huán)水泵運行時，開啟振動大的循環(huán)水泵泵體放空氣門，排出大量的水；但循環(huán)水泵仍然有振動、電流擺動及出口壓力下降現(xiàn)象。就地測量冷卻水塔水位為1.81?m。分析認為循環(huán)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(huán)水泵，重新向循環(huán)水泵注水。當(dāng)循環(huán)水泵泵體放空氣門見水后，再啟動循環(huán)水泵，振動消失，循環(huán)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(huán)水泵的水注至循環(huán)水泵泵體放空氣門根部，才能保證循環(huán)水泵內(nèi)的空氣全部排出。

(2)?間隙汽蝕排查。停止循環(huán)水泵后，檢查循環(huán)水泵內(nèi)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(shè)計良好，無帶狀漩渦，故排除渦帶汽蝕。

(4)?粗糙汽蝕排查。對發(fā)生汽蝕的循環(huán)水泵解體檢查，發(fā)現(xiàn)原來鑄鐵的循環(huán)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(huán)水泵軸承，無磨損或松動。

(6)?拆開發(fā)生汽蝕的循環(huán)水泵泵體后，發(fā)現(xiàn)有雜物在循環(huán)水泵泵體內(nèi)，造成了葉輪堵塞。

(7)?檢查發(fā)現(xiàn)循環(huán)水泵的吸入管和密封填料有漏氣現(xiàn)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(huán)水泵放空氣次數(shù)。因設(shè)計的循環(huán)水泵基礎(chǔ)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(nèi)。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(huán)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(huán)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(xué)穩(wěn)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(wǎng)并及時清掃。為了防止各種雜物進入循環(huán)水泵內(nèi)，在循環(huán)水泵入口清污機前加裝1道濾網(wǎng)，并根據(jù)濾網(wǎng)前后壓差，及時清掃。

(4)?修復(fù)循環(huán)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(shù)對比如表2所示。

表2 循環(huán)水泵運行參數(shù)對比

9 結(jié)束語

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

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2 ?羅劍斌，盧一兵，劉占輝，等.660?MW超超臨界鍋爐??給水泵振動故障診斷[J].電力安全技術(shù)，2012，14(2)：??12-14.

2017-02-12。

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