凝泵空管啟動時水錘現(xiàn)象研究

摘 要：某燃機(jī)電廠每次啟動凝泵時發(fā)生嚴(yán)重的水錘。本文主要介紹了針對凝泵啟動時的水錘現(xiàn)象，通過分析現(xiàn)象并查找原因，成功解決了此重大缺陷。并為類似機(jī)組的缸溫異常分析提供參考。

關(guān)鍵詞：S109FA燃機(jī)；凝結(jié)水泵；水錘；振動

一、引言

某燃機(jī)STAG 109FA 單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，凝結(jié)水系統(tǒng)配備兩臺多級立式雙層殼體離心水泵，同時為了在日開夜停時節(jié)能，配備一臺輔助凝泵。每次凝泵啟動時，由于管道布置，空管啟動發(fā)生劇烈振動并伴隨一聲巨響，即嚴(yán)重的水錘現(xiàn)象。為解決該問題，先后采用不同的方法，經(jīng)過多方努力，終于成功解決了此重大缺陷。

二、水錘介紹

（一）水錘介紹

在壓力管道中，由于介質(zhì)流速突然變化引起壓力急劇上升或降低的現(xiàn)象，稱為水錘（又叫水擊）。泵站水錘細(xì)分啟動水錘、停泵水錘和關(guān)閥水錘。在一般情況下，啟動水錘較小，對系統(tǒng)影響不大。但如果是空管啟動，當(dāng)系統(tǒng)管路中空氣不能及時排出而被壓縮時（氣體壓縮性強(qiáng)），會造成水流壓力的急劇變化；關(guān)閥時如果按正常速度關(guān)閉閥門，一般不會引起過大的水錘壓力；由于突然停電或誤操作引起的事故，停泵所產(chǎn)生的停泵水錘往往數(shù)值較大，一般可達(dá)到正常壓力的1.5～4倍，甚至更大，破壞性強(qiáng)，往往造成意外損失。

（二）凝泵啟動水錘

凝泵啟動時，管道會發(fā)生劇烈振動并伴隨一聲巨響，而當(dāng)其中一臺凝泵運(yùn)行，啟備用凝泵時，并無強(qiáng)烈振動和巨響，根據(jù)前面水錘現(xiàn)象的分類，為凝泵在空管啟動時，當(dāng)管中空氣不能及時排出而被壓縮時才會加劇水流壓力的變化。那么，凝結(jié)水系統(tǒng)究竟是哪個部位發(fā)生空氣壓縮呢？凝結(jié)水管路上容易發(fā)生空氣壓縮的主要是兩個旁路：軸加旁路和凝結(jié)水再循環(huán)旁路。而從管路布置的結(jié)構(gòu)上，由于凝結(jié)水管路低點(diǎn)如果不放水，凝結(jié)水系統(tǒng)即使不投用，軸加旁路也是充滿水的。那么剩下只有凝結(jié)水再循環(huán)旁路（圖1）。

根據(jù)現(xiàn)有的資料，要想解決該問題，就要解決空氣如何排出或者避免管道有空氣。

針對該問題，曾對凝結(jié)水管道進(jìn)行加固，防止振動。該方法能短時解決該問題，但治標(biāo)不治本，時間一久，振動問題又浮出水面。

三、原因分析并制定措施

在充分了解凝結(jié)水管路布置和發(fā)生水錘時的要因以后，制定了多條措施來避免該問題。①燃機(jī)運(yùn)行方式為日開夜停，在機(jī)組停役后，為節(jié)省廠用電，將凝結(jié)水泵切至輔助凝泵運(yùn)行，而機(jī)組啟動前投軸封，又重新切回凝結(jié)水泵運(yùn)行，那么，可否在切回凝結(jié)水泵時，保證凝結(jié)水管路有殘余壓力，避免空管啟動。②在凝泵空管啟動時，通過技改措施，將空氣及時排出，避免振動。

（一）凝泵及時切換避免空管啟動

凝結(jié)水系統(tǒng)啟備泵時，無水錘現(xiàn)象，那么我們怎么保證凝結(jié)水管道有水，避免空管啟動呢？

開啟凝結(jié)水泵時，輔助凝泵出口電動閥應(yīng)全關(guān)且輔助凝泵停運(yùn)，然后才能快速啟動凝結(jié)水泵。那么問題關(guān)鍵就是輔助凝泵出口電動閥全關(guān)且輔助凝泵停運(yùn)兩個條件均滿足時，凝結(jié)水母管還能保持多少壓力。下面是三種不同停輔助凝泵方式的母管壓力（表1）。

根據(jù)前面我們統(tǒng)計(jì)的相關(guān)參數(shù)，我們制定了相關(guān)的試驗(yàn)方案：

方案一：停輔助凝泵→自動關(guān)閥→立即啟動凝結(jié)水泵→再循環(huán)設(shè)置在70%→啟動成功

方案二：關(guān)輔助凝泵出口電動閥→聯(lián)鎖停輔助凝泵→立即啟動凝結(jié)水泵→再循環(huán)設(shè)置在70%→啟動成功

方案三：關(guān)輔助凝泵出口電動閥→待凝結(jié)水母管壓力開始下降停輔助凝結(jié)水泵→輔助凝泵出口閥關(guān)死后立即啟動凝結(jié)水泵→再循環(huán)設(shè)置在70%→啟動成功

制定方案后，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，得到數(shù)據(jù)如下：

方案一：該方案共試驗(yàn)10次，試驗(yàn)成功0次，凝泵啟動時振動程度和聲音未見好轉(zhuǎn)。

方案二：該方案共試驗(yàn)10次，試驗(yàn)成功0次。雖然該方案試驗(yàn)失敗，但是凝泵啟動時振動程度和聲音在一定程度上由減弱。

方案三：該方案共試驗(yàn)10次，成功9次，試驗(yàn)成功率達(dá)90%。該方案有效的降低凝結(jié)水泵空管啟動時的水錘現(xiàn)象，減少管道的振動，提高設(shè)備的安全性和可靠性。

（二）凝泵啟動時快速排出空氣

既然凝結(jié)水泵空管啟動時，是由于凝結(jié)水再循環(huán)旁路電動閥前后空氣壓縮所致，那么是否有什么辦法，在凝結(jié)水泵啟動時，及時將空氣排出。下面是我們根據(jù)系統(tǒng)制定的方案：

方案四：開啟再循環(huán)旁路電動閥后透氣閥，按正常啟動順序啟動凝泵。開啟再循環(huán)旁路電動閥后透氣閥，凝泵啟動時水錘現(xiàn)象有一定的減弱，效果還是不錯的。該方案雖然解決了再循環(huán)旁路電動閥閥后空氣急劇壓縮造成的水錘問題，但是再循環(huán)旁路電動閥閥前空氣不能排出，仍造成振動，但振動程度有所減弱。

四、總結(jié)

根據(jù)以上的試驗(yàn)方案，建議機(jī)組日開夜停時，在輔助凝泵切至凝結(jié)水泵運(yùn)行時，采用方案三。而第一次啟動時，仍可以采用方案三，即先用輔助凝泵沖壓，然后根據(jù)方案三投用凝結(jié)水系統(tǒng)。或者采用方案五，保持再循環(huán)旁路電動閥有一定開度，將空氣及時排出。同時，建議實(shí)施以上技改。

通過這次試驗(yàn)，成功解決了凝泵啟動時由于空管造成的嚴(yán)重水錘問題，根據(jù)該方案可以為其他單位類似情況提供參考，提高機(jī)組設(shè)備的安全和可靠性。

參考文獻(xiàn) （References）

[1] 王國清. 汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行[M]. 北京： 中國電力出版社， 2005.

[2] 中國華電集團(tuán)公司. 大型燃機(jī)——蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)叢書.設(shè)備及系統(tǒng)分冊[M]. 北京： 中國電力出版社， 2009.

作者簡介：

潘小豐（1990-），男，浙江永嘉，助理工程師，電廠運(yùn)行技術(shù)管理