汽輪機凝泵汽蝕原因分析及處理

王富國

摘 要：汽輪機凝泵汽蝕造成水泵內(nèi)部異響，振動超標(biāo)，給設(shè)備穩(wěn)定運行帶來了極大的隱患。筆者長期從事汽輪機運行管理工作，通過分析宣鋼設(shè)備能源部凝泵產(chǎn)生汽蝕的原因，加大水泵再循環(huán)流量，改變凝泵出口節(jié)流調(diào)節(jié)運行模式，徹底解決了凝泵汽蝕問題。

關(guān)鍵詞：汽輪鼓風(fēng)機 凝泵 汽蝕

中圖分類號：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0109-02

宣鋼設(shè)備能源部1#AV80-16汽輪鼓風(fēng)機擔(dān)負(fù)為1#2500m3高爐供風(fēng)任務(wù)，配套汽輪機為杭汽產(chǎn)NK63/80型純凝式汽輪機，進(jìn)汽壓力3.43MPa，進(jìn)汽溫度435℃，排汽壓力：-0.0912MPa，額定功率：36000kW，凝泵選用浙江水泵總廠生產(chǎn)的200NB-110A型水泵，揚程：86m，流量：165m3/h，效率：73%，配套電機型號：Y280M-2，功率：90kW，額定電流160A。兩臺凝泵一開一備，自2008年8月份投入運以來，凝泵一直存在著嚴(yán)重汽蝕現(xiàn)象，水泵內(nèi)部異響，振動超標(biāo)，給設(shè)備穩(wěn)定運行帶來了極大的隱患。雖然經(jīng)過采取加裝回流管、加固進(jìn)出口管道、查找漏空點、改善進(jìn)口管道流向等一系列措施，可是一直沒有徹底消除汽蝕現(xiàn)象。

1 產(chǎn)生汽蝕的原因

凝泵在運轉(zhuǎn)中，葉輪葉片進(jìn)口某處因為某種原因，抽送液體的絕對壓力降低到當(dāng)時溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生大量蒸汽，形成氣泡，當(dāng)含有大量氣泡的液體向前經(jīng)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂，發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。

凝泵汽蝕產(chǎn)生噪聲并造成振動超標(biāo)，并導(dǎo)致泵的性能下降，嚴(yán)重時會使泵中液體中斷，不能正常工作。

2 處理過程

（1）檢查核對熱井水位高度是否滿足凝泵必需汽蝕余量，對于一臺泵，為了保證其不發(fā)生汽蝕，泵的允許汽蝕余量必須不小于泵工作點的必需汽蝕余量，泵的允許幾何安裝高度表達(dá)式為：NPSHa≥NPSHr+k+hc，式中：NPSHa為有效氣蝕余量；NPSHr為必需氣蝕余量，由200NB為110A凝泵特性曲線圖查得，水泵在工作點180t/h時，最大必需氣蝕余量為1.5m；k為氣蝕安全余量，通常取0.3～0.5m；hc為吸入管路的沿程水力損失，凝泵進(jìn)口管道為DN300焊接鋼管，長約3m，安裝有1個DN300閘閥，兩個彎頭，吸入管路的沿程水力損失微小，以0.5m計算，則NPSHa≥1.5+0.5+0.5，有效氣蝕余量必須大于等于2.5m，即水泵安裝高度吸入口中心線距離熱井液位控制線高度必須大于等于2.5m。根據(jù)凝結(jié)水管路工藝圖（見圖1）及現(xiàn)場測量，凝泵安裝高度滿足上述條件，判斷水位安裝高度及液位控制高度沒有問題。

（2）檢查凝泵進(jìn)口吸氣口是否堵塞，根據(jù)水泵安裝說明，凝結(jié)水泵，從真空容器中抽取液體，為了將水泵吸入口液體內(nèi)存在的氣泡消除，要求在泵的進(jìn)口管道處安裝一個真空平衡管至凝汽器，經(jīng)過檢修拆檢確定水泵安裝的此管道暢通，運行中此管路溫度明顯高于環(huán)境溫度，證明有汽水通流，排除此項原因。

（3）凝結(jié)水出口管加裝回流管，考慮到凝泵運行工況遠(yuǎn)離設(shè)計工況，分析認(rèn)為水泵出口壓力偏大，是造成水泵汽蝕的主要原因，遂利用停機機會在凝泵的出口加裝DN32管道至凝泵進(jìn)口，實際運行測試凝泵依舊嚴(yán)重汽蝕，以失敗告終。

（4）調(diào)節(jié)凝泵出口流量，為了避免凝結(jié)水泵發(fā)生汽蝕，必須保持一定的出水量，滿足水泵最小流量要求，分析凝泵運行工況，水泵出口流量在68～136t/h之間，偏離設(shè)計流量165t/h較大，懷疑是水泵出口流量太小的原因，遂調(diào)節(jié)水泵出口再循環(huán)流量，將原來再循環(huán)自動調(diào)節(jié)閥旁路閥由原來全關(guān)狀態(tài)開大至30%，調(diào)節(jié)后凝泵出口流量增大至165～180t/h，出口壓力由0.78～0.81Mpa降至0.65～0.75MPa，水泵運行平穩(wěn)，汽蝕現(xiàn)象消失，調(diào)節(jié)前后數(shù)據(jù)對比見表1。

分析工藝流程圖，凝泵運行方式為出口節(jié)流模式，節(jié)流調(diào)節(jié)的缺點是泵流量較小時，葉輪容易引起汽蝕。一是因為離心泵的葉輪在原動機的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)閥門開度太小，流量太少時，不能將葉輪與液體摩擦所產(chǎn)生的熱量完全帶走，使泵內(nèi)液體溫度升高，當(dāng)泵葉輪入口處液體溫度高于其工作壓力下的飽和溫度時，發(fā)生汽化，產(chǎn)生汽泡，形成汽蝕。二是節(jié)流調(diào)節(jié)運行時造成水泵出口壓力升高，加速了葉輪入口產(chǎn)生氣泡的破滅，促使汽蝕程度惡化。

3 結(jié)語

凝泵出口節(jié)流調(diào)節(jié)模式造成水泵出口流量不足，容易造成凝泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，因此為了保證水泵安全穩(wěn)定運行，不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，在滿足水泵有效汽蝕余量大于必需汽蝕余量的前提下，必須使水泵的工作點在其正常工作曲線范圍內(nèi)，盡力避免節(jié)流運行模式。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡京.汽輪發(fā)電機冷凝泵汽蝕原因分析與解決方法[J].江西冶金，2018（8）：24-26.

[2] 張斌.鼓風(fēng)機站凝結(jié)水系統(tǒng)的工藝完善[J].冶金動力，2002（4）：67.

[3] 張啟發(fā).凝結(jié)水泵振動原因分析與解決措施[J].冶金動力，2006（6）：50.