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        循環(huán)水泵汽蝕分析及處理

        2017-09-01 08:07:36馬巖昕
        電力安全技術(shù) 2017年8期
        關(guān)鍵詞:汽蝕泵體汽化

        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(yán)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(jī)組共安裝4臺循環(huán)水泵,2臺機(jī)組的循環(huán)水母管采用聯(lián)絡(luò)方式運(yùn)行,循環(huán)水泵及電機(jī)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(jī)—循環(huán)水泵—液控出口蝶閥—凝汽器及輔機(jī)—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(jī)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(yùn)行,氣泡破滅時液體填補(bǔ)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(jī)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(yán)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(yáng)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(fù)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(yùn)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(rèn)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(rèn)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)入循環(huán)水泵內(nèi),在循環(huán)水泵入口清污機(jī)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(yùn)行參數(shù)對比如表2所示。

        表2 循環(huán)水泵運(yùn)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(jī)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(jī)組的安全運(yùn)行。

        1 ?華中電網(wǎng)有限公司培訓(xùn)中心.300?MW火電機(jī)組集控運(yùn)??行[M].北京:中國電力出版社,2005.

        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(jī)、化學(xué)運(yùn)行管理方面的工作,email:hdmayanxin@126.com。

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