給水系統(tǒng)運(yùn)行安全性分析

摘? 要：給水泵作為熱電廠熱力循環(huán)最主要的設(shè)備之一，其能否安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)電廠安全生產(chǎn)至關(guān)重要。根據(jù)電能的生產(chǎn)特點(diǎn)和鍋爐運(yùn)行的特殊要求，給水泵必須連續(xù)不斷的運(yùn)行。這不僅關(guān)系到正常發(fā)供電，而且還直接關(guān)系到鍋爐設(shè)備的安全。本文從給水泵運(yùn)行方式分析給水泵汽蝕現(xiàn)象、原因，并有針對(duì)性的提出防范措施。

關(guān)鍵詞：給水泵;汽蝕;母管壓力

一、給水系統(tǒng)概況

某電廠6臺(tái)鍋爐給水采取的是母管制模式，9臺(tái)給水泵（#5、9、#10給泵為調(diào)速泵，其余為定速泵）向冷給水母管供水，給水從冷給水母管出來(lái)后進(jìn)入6臺(tái)汽機(jī)的高壓加熱器進(jìn)行加熱，加熱后的給水又進(jìn)入熱給水母管，后分別經(jīng)過(guò)6臺(tái)鍋爐的給水調(diào)整門進(jìn)入鍋爐的省煤器，最后進(jìn)入各臺(tái)鍋爐的汽包。

汽蝕是給水泵工作的不正?，F(xiàn)象。當(dāng)泵葉輪吸入口處的壓力低于工作水溫所對(duì)應(yīng)的飽和壓力時(shí)，一部分水就會(huì)蒸發(fā)形成氣泡，氣泡沿著葉輪被水流帶入泵內(nèi)高壓區(qū)，在高壓區(qū)發(fā)生凝結(jié)、破裂，產(chǎn)生水沖擊。這種損壞葉輪的水沖擊稱為汽蝕。

二、汽蝕余量

給水泵入口除了靜壓頭要高出給水溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力外，由于泵入口升速降壓等損失，還要留有余量，以保證最低壓力點(diǎn)的壓力仍然大于汽化壓力，這個(gè)余量稱之為汽蝕余量。

1、有效汽蝕余量NPSHa

給水自除氧器經(jīng)吸入管路到達(dá)泵的入口處，扣除各種壓力損失后，所剩余的高出該處水溫所對(duì)應(yīng)飽和壓力的那部分壓頭。

2、必需汽蝕余量NPSHr

給水從泵入口經(jīng)過(guò)流道轉(zhuǎn)向、截面變化引起一定的動(dòng)能損失，使壓力降低;同時(shí)由于葉輪旋轉(zhuǎn)，第一級(jí)葉輪非工作面壓力會(huì)更低一些，導(dǎo)致給水泵入口和泵的最低壓力處存在一個(gè)壓力差，這個(gè)壓差為必需汽蝕余量。

給水泵正常運(yùn)行不發(fā)生汽蝕，必須滿足有效汽蝕余量大于泵的必需汽蝕余量，即：

由上圖可知當(dāng)流量增加時(shí) N PS H a 將減小，N PS H r 增加. 根據(jù)泵的汽蝕原理，當(dāng)N P SH a< N PS H r 時(shí)給水泵發(fā)生汽蝕，如圖所示. N P SH a= N P SH r 是汽蝕發(fā)生的臨界點(diǎn)，這點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量Qc 稱為臨界流量。為防止汽蝕，給水泵設(shè)計(jì)最大流量必須小于臨界流量。（受出入口管徑及額定轉(zhuǎn)速限制，該電廠給水泵達(dá)不到臨界流量，可不考慮）

流量過(guò)低時(shí)，由于打悶泵導(dǎo)致給水溫度上升，有效汽蝕余量減小，容易發(fā)生汽化（該電廠給水泵汽化流量值為80T/H），故給水泵運(yùn)行時(shí)需要大于最小流量值，母管制更需要注意流量壓力與母管匹配，防止倒灌汽化。

該電廠規(guī)定，流量小于100T/H時(shí)，必須開啟再循環(huán)門，保持流量。

該電廠高除在給水泵入口水平以上14m，規(guī)定高除水位最低值為1.8m，有效高度=15.8m。

得給水泵入口處的勢(shì)能壓力0.15 MPa。

查閱給水泵說(shuō)明書得知，給水158℃時(shí)，給水泵必需汽蝕余量為0.58MPa，考慮下水管彎頭、管道的沿程阻力，除氧器壓力必須保持0.45以上。該電廠規(guī)程規(guī)定，高除壓力必須保持0.48—0.52MPa，以確保給水泵不發(fā)生汽蝕。

三、給水泵的汽蝕

1、給水泵汽蝕的產(chǎn)生和現(xiàn)象

給水泵在穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)下工作時(shí)，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)作用，在進(jìn)口處形成一個(gè)低壓區(qū)。給水流量越大，流速就越高，在流道中引起的動(dòng)壓降和阻力就越大。若安全裕度較小，在吸入口的給水受到一些意外因素的干擾時(shí)，本來(lái)就比較低的葉片進(jìn)口非工作面端部壓力就會(huì)再降一點(diǎn)，低于相應(yīng)溫度下的飽和壓力時(shí)，入口就會(huì)汽化。

汽化的結(jié)果便是出現(xiàn)充滿蒸汽的汽泡和逸出的部分氣泡，這些汽泡又被給水帶到給水泵的高壓區(qū)域內(nèi)，給水的壓力和溫度又會(huì)出現(xiàn)新的不平衡，原汽泡周圍的高壓給水以很高的速度向低壓區(qū)沖擊。伴隨這種沖擊而出現(xiàn)的極不穩(wěn)定的給水流動(dòng)，便會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。并對(duì)金屬表面產(chǎn)生機(jī)械侵蝕和化學(xué)腐蝕作用。給水泵的葉輪進(jìn)口流道的金屬部件就會(huì)因?yàn)槠g而損壞。

2、給水泵汽蝕的危害

（1）材料破壞

當(dāng)汽蝕發(fā)生時(shí)，由于機(jī)械剝離和電化學(xué)腐蝕的共同作用，致使泵的壁面及葉輪材料受到嚴(yán)重破壞，大大縮短了給水泵的使用壽命。

（2）噪聲和振動(dòng)

汽泡破裂和高速?zèng)_擊會(huì)引起嚴(yán)重的噪聲，反復(fù)凝結(jié)、沖擊的汽蝕過(guò)程伴隨著很大的脈動(dòng)力，若這些脈動(dòng)力的頻率與設(shè)備相同，就會(huì)產(chǎn)生共振，從而引起設(shè)備變形或損壞。

（3）泵性能下降

汽蝕產(chǎn)生大量汽泡會(huì)堵塞流道截面，導(dǎo)致泵的揚(yáng)程和流量下降，同時(shí)泵的流量和壓力波動(dòng)較大，不能穩(wěn)定運(yùn)行。

3、給水泵汽蝕后的處理

當(dāng)給水泵發(fā)生汽化時(shí)，應(yīng)進(jìn)行故障停泵，并開啟給水泵出口門前放空氣門，查清原因，消除缺陷。

該電廠《運(yùn)行規(guī)程》P141指出，發(fā)現(xiàn)給水泵：

a給水泵內(nèi)部聲音異常，振動(dòng)增大;

b電流下降并擺動(dòng);

c給水泵出入口壓力下降并擺動(dòng);

d給水母管壓力下降。

判斷為給水泵汽化，應(yīng)緊急停止汽化給水泵，聯(lián)動(dòng)備用泵。

四、防止給水泵汽蝕的措施

1、提高除氧器安裝高度，但是除氧器高度的過(guò)高將導(dǎo)致主廠房建筑費(fèi)用的增加，一般不采用。

2、加裝前置泵，增加前置泵較簡(jiǎn)單，故滑壓運(yùn)行除氧器的機(jī)組全部采用此方法防止給水泵汽蝕。

3、前期設(shè)計(jì)布置科學(xué)緊湊，減少不必要的彎頭和管段，降低管道流程的壓降。

4、嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程，啟停泵之前及時(shí)打開再循環(huán)門，增加通量，提高抗汽蝕能力。

5、精心操作監(jiān)盤，維持除氧器壓力在規(guī)定范圍內(nèi)，防止除氧器壓力驟降導(dǎo)致給水泵汽化。

6、合理分配給水泵啟停，調(diào)整調(diào)速泵勺管開度，保持給水泵流量在運(yùn)行范圍。

結(jié)論：

提高給水泵入口壓力，保證有效汽蝕余量大于必須汽蝕余量是防止給水泵汽蝕的最有效措施，從運(yùn)行角度看最主要的是確保高除溫度、壓力、水位等參數(shù)在規(guī)定范圍，啟停泵時(shí)及時(shí)開啟再循環(huán)門，保證給水泵流量。監(jiān)盤人員密切監(jiān)視給水泵出入口壓力及電流變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)消除隱患，杜絕給水泵汽蝕發(fā)生，保證給水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：林靜（1986—），男，安徽省馬鞍山市人，工程師。2010年畢業(yè)于南京工業(yè)大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)。目前就職于中國(guó)石化集團(tuán)資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理有限公司齊魯石化分公司熱電廠，主要從事汽輪機(jī)運(yùn)行管理工作。