覃海波, 金家善, 倪 何

(海軍工程大學(xué) 動(dòng)力工程學(xué)院, 武漢 430033)

凝水泵是汽輪給水機(jī)組的一個(gè)主要部件，主要用于將凝水從主冷凝器中抽出并加壓，使凝水具有足夠的壓力流經(jīng)主抽氣器與汽封抽氣器充當(dāng)冷卻水，而后經(jīng)給水離子濾器除鹽，最終到達(dá)處于高位的除氧器[1]. 汽輪給水機(jī)組備用轉(zhuǎn)換是檢驗(yàn)設(shè)備技術(shù)狀態(tài)并均衡設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的一項(xiàng)重要操作. 在機(jī)組備用轉(zhuǎn)換過(guò)程中，正常工作的機(jī)組停機(jī)、備用的機(jī)組迅速啟動(dòng)并投入工作，以維持凝水給水系統(tǒng)的正常功能. 然而，在某船用凝水系統(tǒng)中，在備用機(jī)組轉(zhuǎn)換時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)不能及時(shí)建立凝水泵出口壓力的問(wèn)題，對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，包括對(duì)主冷凝器水位和真空、主輔汽輪機(jī)汽封壓力、除氧器水位及鍋爐正常上水等，都產(chǎn)生了嚴(yán)重影響. 長(zhǎng)時(shí)間不能建立凝水泵出口壓力，必將破壞整個(gè)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性. 所以，對(duì)凝水泵啟動(dòng)過(guò)程中的水力特性進(jìn)行分析和預(yù)報(bào)，對(duì)于分析問(wèn)題的原因、深入掌握凝水系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的運(yùn)行特性等，都具有重要的理論和實(shí)踐意義.

鑒于離心泵應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和系統(tǒng)復(fù)雜度的提高，針對(duì)離心泵啟動(dòng)過(guò)程水力特性的研究逐步受到了重視. Tsukamoto等[2]對(duì)離心泵的啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論分析，認(rèn)為葉片環(huán)量延遲及泵內(nèi)脈沖壓力是造成瞬態(tài)與準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)特性差異的原因；吳大轉(zhuǎn)等[3]采用實(shí)驗(yàn)的方式研究了離心泵的快速啟動(dòng)水力特性，認(rèn)為離心泵在高轉(zhuǎn)速和低入口壓力條件下啟動(dòng)將發(fā)生汽蝕；張玉良等[4-6]對(duì)離心泵啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了一系列研究，認(rèn)為離心泵快速啟動(dòng)初期流量上升趨勢(shì)遲滯于轉(zhuǎn)速變化，全過(guò)程存在普遍的揚(yáng)程和功率沖擊現(xiàn)象，且瞬態(tài)特征明顯；李志鋒等[7]認(rèn)為離心泵啟動(dòng)過(guò)程中的流體加速度、瞬態(tài)水力損失或渦流演變是造成瞬態(tài)水頭低于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)值的主要原因；文獻(xiàn)[8-9]認(rèn)為離心泵啟動(dòng)過(guò)程中出口壓力的變化與泵的啟動(dòng)時(shí)間、葉片數(shù)量和閥門開(kāi)度等因素有關(guān)；Duplaa等[10]通過(guò)試驗(yàn)研究了離心泵啟動(dòng)過(guò)程中的水力特性，認(rèn)為瞬態(tài)特性會(huì)引起顯著的壓力波動(dòng)，并導(dǎo)致局部汽蝕.

上述學(xué)者的研究大多是通過(guò)CFD仿真或?qū)嶒?yàn)的方式分析離心泵在啟動(dòng)過(guò)程中的瞬態(tài)內(nèi)流和外特性，但是實(shí)驗(yàn)和仿真對(duì)象多局限于設(shè)備本身，未深入考慮離心泵與系統(tǒng)中其他設(shè)備的耦合關(guān)系，且針對(duì)與給水系統(tǒng)耦合緊密的凝水系統(tǒng)這一復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境下的離心泵啟動(dòng)過(guò)程的水力特性研究鮮見(jiàn)報(bào)道，無(wú)法解釋給水機(jī)組備用轉(zhuǎn)換過(guò)程中凝水泵出口壓力長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到規(guī)定要求的問(wèn)題. 為此，本文結(jié)合給水機(jī)組在備用狀態(tài)和啟動(dòng)瞬間泵體發(fā)燙、存在來(lái)自除氧器的高溫水泄漏這一實(shí)際情況，在考慮高溫泄漏水影響的條件下，基于SimuWorks仿真平臺(tái)，建立整個(gè)凝水系統(tǒng)的仿真模型，分析機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，凝水泵流量、各級(jí)葉輪入口和出口的凝水壓力、焓值、水溫或含汽率等凝水狀態(tài)參數(shù)隨備用轉(zhuǎn)換過(guò)程的動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況，以解釋凝水泵啟動(dòng)后不能及時(shí)建立出口壓力的原因.

1 高溫水進(jìn)入凝水泵的途徑及影響

某型船用凝水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)主要由主冷凝器、凝水泵入口閘閥(V1和V6)、一組同軸驅(qū)動(dòng)的凝水-增壓泵、除氧器和管路系統(tǒng)等組成，規(guī)定一組凝水-增壓泵工作時(shí)另一個(gè)作為備用.

凝水泵為三級(jí)立式離心泵(一級(jí)至三級(jí)葉輪編號(hào)分別為CP11、CP12、CP13與CP21、CP22、CP23)，與位于其上端的單級(jí)立式增壓泵(葉輪編號(hào)為BP1和BP2)共軸，兩臺(tái)泵由汽輪機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器和齒輪箱驅(qū)動(dòng). 增壓泵入口閘閥(V5和V6)為手動(dòng)閥，為提高切換過(guò)程的時(shí)效性，備用機(jī)組的增壓泵入口閘閥為常開(kāi)狀態(tài)，結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖1 船用凝水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2 凝水-增壓泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

凝水泵三級(jí)葉輪上端和增壓泵葉輪下端設(shè)有級(jí)間漏水密封結(jié)構(gòu)，在密封結(jié)構(gòu)的中部設(shè)置了級(jí)間漏水腔(圖1中編號(hào)為N1和N2)，并經(jīng)回水管引流至凝水泵一級(jí)葉輪出口，以避免凝水泵三級(jí)葉輪背部未經(jīng)除氧的凝水進(jìn)入增壓泵并經(jīng)給水泵送入鍋爐引起腐蝕. 但是，由密封結(jié)構(gòu)、漏水腔、回水管所建立的通路，卻會(huì)在機(jī)組處于備用狀態(tài)且吸入閘閥關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)，或是在機(jī)組準(zhǔn)備起轉(zhuǎn)而打開(kāi)凝水泵入口閘閥至機(jī)組轉(zhuǎn)速升高至凝水泵建立正向流量期間，將除氧器的高溫水引入凝水泵葉輪內(nèi)部及其吸入管路. 高溫泄漏水進(jìn)入凝水泵的具體途徑是: 首先，來(lái)自除氧器的高溫水會(huì)先經(jīng)過(guò)增壓泵吸入管路、增壓泵葉輪、增壓泵葉背而到達(dá)級(jí)間漏水腔；其次，到達(dá)級(jí)間漏水腔的高溫除氧水在此處分兩路流向凝水泵一級(jí)葉輪出口腔室,一路經(jīng)過(guò)級(jí)間漏水回水管直接進(jìn)入凝水泵一級(jí)葉輪出口腔室，另一路則經(jīng)過(guò)凝水泵三級(jí)葉輪葉背處的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)入三級(jí)葉輪，再經(jīng)過(guò)二級(jí)葉輪到達(dá)一級(jí)葉輪出口腔室；第三，到達(dá)凝水泵一級(jí)葉輪出口腔室的高溫水繼續(xù)流入一級(jí)葉輪內(nèi)部、凝水泵吸入腔室和吸入管段.

與此同時(shí)，在停用機(jī)組的凝水泵因轉(zhuǎn)速下降而喪失正向流量后，在其凝水泵吸入閘閥徹底關(guān)閉之前，來(lái)自除氧器的高溫水，也經(jīng)過(guò)上述渠道而到達(dá)其凝水泵的吸入管路并進(jìn)入凝水總管，然后經(jīng)凝水吸入總管進(jìn)入正在啟動(dòng)機(jī)組的凝水泵入口，進(jìn)一步增加了凝水管路內(nèi)的熱量，并對(duì)正在啟動(dòng)機(jī)組凝水泵的工作狀態(tài)產(chǎn)生再次影響. 高溫除氧水進(jìn)入凝水泵吸入管路，必然升高整個(gè)凝水泵和吸入管路的水溫，如果漏泄量較大，會(huì)使漏入點(diǎn)的凝水達(dá)到飽和狀態(tài)，給凝水泵的正常運(yùn)行埋下隱患.

2 凝水系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

2.1 凝水泵數(shù)學(xué)模型

差異演化算法[11]具有收斂迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)、對(duì)建模對(duì)象幾何構(gòu)型參數(shù)無(wú)要求、能夠輸出顯式模型等特點(diǎn)，在僅有凝水泵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，本文采用基于殘差修正的差異演化算法[12-13]構(gòu)建凝水泵各級(jí)葉輪的揚(yáng)程-體積流量-轉(zhuǎn)速模型，分別如式(1)- (3)所示:

H1/Hr=n/5320-Q/261-0.078sin[sin(n/1214-

3.084)]+0.651sin[sin(Q/176-0.316)]-0.9694sin(Q/176-0.316)-0.2632,

(1)

H2/Hr=n/4587-Q/189-0.3209-

0.0748sin[sin(n/1035-3.198)-

1]+0.779sin(Q/176-0.316),

(2)

H3/Hr=n/4545-Q/202+0.7925sin(Q/176-0.316)+0.1193sin{sin(n/3600+0.974)+sin[Q/176+0.679+sin(n/1455-2.543)]}-0.399.

(3)

式中：H1、H2和H3分別為凝水泵一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)葉輪揚(yáng)程，m；Hr為葉輪額定揚(yáng)程(下標(biāo)r代表額定值，在下文中意義相同)，m；Q為凝水泵體積流量，m3/h；n為機(jī)組轉(zhuǎn)速，r/m.

在該型凝水泵技術(shù)規(guī)格書(shū)中規(guī)定的典型運(yùn)行環(huán)境下，利用本文建立的各級(jí)葉輪揚(yáng)程-體積流量-轉(zhuǎn)速模型開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn). 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與技術(shù)規(guī)格書(shū)中給出的出廠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比如圖3所示.

圖3 演化模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

圖3(a)為凝水泵轉(zhuǎn)速和流量變化時(shí)，凝水泵的揚(yáng)程的變化圖；圖3(b)由下至上為凝水泵在定轉(zhuǎn)速條件下的揚(yáng)程-流量關(guān)系圖. 其中，曲面和曲線為模型計(jì)算結(jié)果，標(biāo)記點(diǎn)為出廠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù). 如圖3可見(jiàn)，曲面和曲線過(guò)渡平滑，沒(méi)有出現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)值擬合方法在函數(shù)拼接時(shí)出現(xiàn)的階躍誤差，揚(yáng)程隨流量和轉(zhuǎn)速的變化滿足實(shí)驗(yàn)規(guī)律；經(jīng)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最大誤差為1.62%，平均誤差為1.03%，滿足本文研究對(duì)仿真精度的要求.

2.2 凝水系統(tǒng)管路及閥門數(shù)學(xué)模型

2.2.1 凝水泵入口管段

入口管段沿程阻力損失計(jì)算如式(4)所示:

(4)

式中：ΔPy為流體流經(jīng)入口管段時(shí)的沿程壓力損失；ρl為水的密度；L和D分別為入口管有效長(zhǎng)度和直徑；vav流體平均流速；λ為入口管阻力系數(shù).

2.2.2 凝水泵入口閘閥

入口閘閥采用液壓驅(qū)動(dòng)的方式打開(kāi)，整個(gè)開(kāi)啟過(guò)程持續(xù)約3tr，在閘閥動(dòng)作后約0.3tr凝水泵起轉(zhuǎn)，其中tr為凝水泵起轉(zhuǎn)后出口壓力達(dá)到要求值的規(guī)定時(shí)間. 由于閘閥在小開(kāi)度時(shí)阻力系數(shù)較大、凝水存在汽蝕的可能，本研究采用均相流模型計(jì)算凝水泵入口閘閥局部阻力[14]，如式(5)所示:

(5)

式中：ΔPj為汽液兩相流流經(jīng)閥門時(shí)的壓力損失；vav流體平均流速；ρl和ρv分別為水密度和飽和蒸汽密度；x為蒸汽質(zhì)量含汽率；ξs為汽液兩相流流經(jīng)閥門時(shí)的局部阻力系數(shù)，如式(6)所示:

(6)

式中：C為閥門系數(shù)，閥門為閘閥時(shí)系數(shù)取0.5；ξ為單相流通過(guò)閥門時(shí)的局部阻力系數(shù)，由出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到ξ與閥門開(kāi)度OV的關(guān)系如式(7)所示:

(7)

2.2.3 凝水泵出口管段

凝水泵出口管段結(jié)構(gòu)和尺寸始終保持不變，假設(shè)其阻力系數(shù)為常量，由此凝水泵的流量Qnsb為

(8)

式中：Aout為凝水泵出口管截面積；Pout3為凝水泵三級(jí)葉輪出口壓力；Pd為除氧器壓力；Hd為除氧器進(jìn)水口高度；ξout為出口管阻力系數(shù).

2.3 葉輪入口凝水狀態(tài)參數(shù)

凝水泵葉輪入口凝水狀態(tài)參數(shù)包括入口凝水比焓、含汽率和溫度等. 首先，確定啟動(dòng)機(jī)組和停用機(jī)組的增壓泵出口壓力在機(jī)組備用轉(zhuǎn)換過(guò)程中的變化特性，以計(jì)算啟動(dòng)機(jī)組或停用機(jī)組泄漏通路的高溫除氧水泄漏量；其次，利用所得高溫水泄漏量結(jié)合熱力學(xué)知識(shí)計(jì)算泵入口凝水比焓；最后，在確定葉輪入口壓力的基礎(chǔ)上，計(jì)算泵葉輪入口凝水的含汽率和溫度的變化情況.

由實(shí)船凝水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)可知，在機(jī)組切換過(guò)程中(設(shè)t=0時(shí)啟動(dòng)機(jī)組凝水泵的入口閘閥開(kāi)始打開(kāi))，啟動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)速ns、啟動(dòng)機(jī)組增壓泵出口壓力Pzs、停用機(jī)組轉(zhuǎn)速nt、停用機(jī)組增壓泵出口壓力Pzt隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖4所示，圖中Poutr為凝水泵和增壓泵出口壓力的額定值.

圖4 機(jī)組轉(zhuǎn)速與增壓泵出口壓力變化趨勢(shì)

Fig.4 Trend of rotational speed of unit and outlet pressure of booster pump

圖4中各參數(shù)之間的關(guān)系如式(9)所示:

(9)

2.3.1 高溫泄漏水流量及其換熱量

備用機(jī)組轉(zhuǎn)換過(guò)程中，來(lái)自除氧器、經(jīng)啟動(dòng)機(jī)組泄漏通路泄漏的高溫水流量Qleaks如式(10)所示:

(10)

式中：kleaks1和kleaks2分別為啟動(dòng)機(jī)組泄漏通路在凝水泵入口閘閥關(guān)閉但存在泄漏時(shí)及入口閘閥打開(kāi)后的導(dǎo)納系數(shù)[8]；H1s為啟動(dòng)機(jī)組凝水泵一級(jí)葉輪揚(yáng)程；Pc為冷凝器壓力；Hc為冷凝器出水口高度；Lc為冷凝器水位；Pout1為一級(jí)葉輪出口壓力；Qnsbs為啟動(dòng)機(jī)組凝水泵流量.

停用機(jī)組凝水泵喪失正向流量后，來(lái)自除氧器、經(jīng)停用機(jī)組泄漏通路泄漏的高溫水流量Qleakt如式(11)所示:

(11)

式中：kleakt為停用機(jī)組泄漏通路導(dǎo)納系數(shù)；H1t為停用機(jī)組凝水泵一級(jí)葉輪揚(yáng)程.

2.3.2 葉輪入口凝水比焓

啟動(dòng)機(jī)組凝水泵入口閘閥處于關(guān)閉狀態(tài)但存在泄漏時(shí)，凝水泵入口凝水比焓hin1如式(12)所示:

min1dhin1/dt=Qleaks(hcy-hin1)-Eleaks.

(12)

式中：min1為一級(jí)葉輪入口蓄水質(zhì)量；hcy為來(lái)自除氧器的高溫除氧水的比焓；Eleaks為高溫除氧水流經(jīng)啟動(dòng)機(jī)組泄漏通路時(shí)散失的熱量.

在啟動(dòng)機(jī)組凝水泵建立正向流量前，來(lái)自啟動(dòng)機(jī)組和停用機(jī)組的泄漏水同時(shí)影響凝水泵入口的凝水比焓hin1，如式(13)所示:

min1dhin1/dt=(Qleaks+Qleakt)(hcy-hin1)-

Eleaks-Eleakt.

(13)

式中：Eleakt為高溫除氧水流經(jīng)停用機(jī)組泄漏通路時(shí)散失的熱量.

在啟動(dòng)機(jī)組凝水泵建立正向流量后，來(lái)自啟動(dòng)機(jī)組的高溫泄漏水直接進(jìn)入凝水泵二級(jí)葉輪，僅來(lái)自停用機(jī)組的泄漏水對(duì)凝水泵入口的凝水狀態(tài)產(chǎn)生影響，凝水泵一級(jí)葉輪入口和二級(jí)葉輪入口凝水比焓如式(14)所示:

(14)

式中：hns為來(lái)自冷凝器的低溫凝水的比焓；min2為二級(jí)葉輪入口蓄水質(zhì)量.

2.3.3 葉輪入口工質(zhì)含汽率

由于凝水泵在正常狀態(tài)下不發(fā)生汽蝕，只有在備用機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，由于除氧器的高溫水漏入凝水泵吸入口而導(dǎo)致汽蝕. 由于在凝水泵剛啟動(dòng)時(shí)流量較小，所以可以忽略葉輪吸入口和葉輪內(nèi)的流動(dòng)損失. 假設(shè)葉輪入口壓力與葉片前緣壓力相等，由于葉輪入口凝水參數(shù)波動(dòng)導(dǎo)致的凝水質(zhì)量含汽率變化對(duì)泵啟動(dòng)過(guò)程的影響分析如下.

凝水泵一級(jí)葉輪入口壓力Pin1如式(15)所示:

Pin1=Pc+ρlg(Hc+Lc)-ΔPy-ΔPj.

(15)

式中：Pc為冷凝器壓力；Hc為冷凝器出水口高度；Lc為冷凝器水位.

凝水泵第i級(jí)葉輪出入口壓差ΔPi如式(16)所示:

(16)

式中：g為重力加速度；Hi為i級(jí)葉輪揚(yáng)程；vi′和vi″分別為i級(jí)葉輪入口飽和水和飽和蒸汽比容；xi為i級(jí)葉輪入口質(zhì)量含汽率，如式(17)所示:

(17)

凝水泵第i級(jí)葉輪入口水溫Tini為

(18)

式中：cl為水的比熱容；T_sat(Pini)為壓力Pini對(duì)應(yīng)的飽和水溫度.

3 凝水泵啟動(dòng)過(guò)程仿真分析

假設(shè)冷凝器壓力Pc為0.011 MPa，冷凝器水位Hc為500 mm，凝水溫度Tns為45.63 ℃；冷凝器出水口至凝水泵入口高度Lc為0.77 m，除氧器壓力Pd為0.125 MPa，除氧水溫度Tcy為104 ℃，除氧器進(jìn)水口高度Hd為9.7m. 在此條件下，對(duì)凝水泵啟動(dòng)程進(jìn)行仿真分析.

3.1 正常啟動(dòng)

不考慮高溫水泄漏，以凝水泵入口閘閥開(kāi)始打開(kāi)的瞬間為時(shí)間零點(diǎn)，泵啟動(dòng)過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)變化趨勢(shì)如圖5和圖6所示.

圖5 凝水泵啟動(dòng)過(guò)程外特性變化趨勢(shì)

Fig.5 Trend of external characteristics of condensate pump during starting process

3.2 高溫水泄漏量較小時(shí)啟動(dòng)

當(dāng)來(lái)自除氧器的高溫泄漏水流量較小時(shí)，泵啟動(dòng)過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)變化趨勢(shì)如圖7～9所示.

圖6 凝水泵一級(jí)葉輪入口比焓變化趨勢(shì)

Fig.6 Trend of specific enthalpy of primary impeller inlet of condensate pump

圖7 高溫水泄漏量與凝水泵流量變化趨勢(shì)

Fig.7 Trend of flow rate of high temperature leaking water and condensate pump

圖8 一級(jí)葉輪入口比焓和含汽率變化趨勢(shì)

Fig.8 Trend of specific enthalpy and vapor content of primary impeller inlet

圖9 凝水泵啟動(dòng)過(guò)程外特性變化趨勢(shì)

Fig.9 Trend of external characteristics of condensate pump during starting process

由圖7可知，由于入口閘閥的開(kāi)啟，來(lái)自啟動(dòng)機(jī)組的高溫水泄漏量Qleaks隨之增大，隨后由于增壓泵出口壓力Pzs的上升Qleaks繼續(xù)增大，在t=0.85tr啟動(dòng)機(jī)組凝水泵建立正向流量后，該泄漏水進(jìn)入二級(jí)葉輪，在啟動(dòng)期間Qleaks的均值為0.0351Qr；由于停運(yùn)機(jī)組凝水泵在t=0.55tr徹底喪失正向流量，隨后來(lái)自停運(yùn)機(jī)組的高溫泄漏水流量Qleakt迅速增大，期間Qleakt的均值為0.0272Qr.

由圖9可知，在t=0.69tr-0.99tr，由于x1大于0，一級(jí)葉輪出口壓力Pout1處于下降趨勢(shì)，對(duì)比圖5可知Pout2和Pout3上升趨勢(shì)弱于正常啟動(dòng)過(guò)程，且凝水泵建立正向流量的時(shí)刻比正常啟動(dòng)過(guò)程晚0.04tr.

綜上所述，在凝水泵啟動(dòng)過(guò)程中，若存在高溫泄漏水，將導(dǎo)致凝水泵葉輪入口工質(zhì)比焓上升，在工質(zhì)比焓大于飽和水比焓時(shí)含汽率將增大，并造成相應(yīng)葉輪揚(yáng)程下降，最后導(dǎo)致凝水泵建立正向流量的時(shí)刻推遲.

3.3 高溫水泄漏量較大時(shí)啟動(dòng)

當(dāng)來(lái)自除氧器的高溫泄漏水流量較大時(shí)，泵啟動(dòng)過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)變化趨勢(shì)如圖10～12所示.

由圖10可知，Qleaks和Qleakt的變化趨勢(shì)與凝水泵在高溫水泄漏量較小時(shí)啟動(dòng)的變化趨勢(shì)基本一致，均值分別為0.0556Qr和0.0425Qr.

圖10 高溫水泄漏量與凝水泵流量變化趨勢(shì)

Fig.10 Trend of flow rate of high temperature leaking water and condensate pump

圖11 葉輪入口比焓差值和含汽率變化趨勢(shì)

Fig.11 Trend of specific enthalpy difference and vapor content of impeller inlets

圖12 凝水泵啟動(dòng)過(guò)程外特性變化趨勢(shì)

Fig.12 Trend of external characteristics of condensate pump during starting process

由圖12可見(jiàn)，在凝水泵起轉(zhuǎn)后，xi大于0將導(dǎo)致相應(yīng)的葉輪出口壓力Pouti無(wú)法隨轉(zhuǎn)速的增大而上升；在t=1.35tr凝水泵建立正向流量(滯后于正常啟動(dòng)0.51tr)后，xi由于低溫凝水的進(jìn)入均處于緩慢減小趨勢(shì)，因此Pout3開(kāi)始上升，但最終穩(wěn)定在0.5Poutr，遠(yuǎn)低于規(guī)定值.

綜上所述，在凝水泵啟動(dòng)過(guò)程中，若高溫水泄漏量足夠大，將導(dǎo)致凝水泵各級(jí)葉輪入口含汽率大于0，甚至造成凝水泵出口壓力無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求值，嚴(yán)重影響凝水泵的正常啟動(dòng).

4 結(jié) 論

1)導(dǎo)致備用機(jī)組轉(zhuǎn)換期間凝水泵出口壓力長(zhǎng)時(shí)間不能滿足要求的直接原因是有高溫除氧水進(jìn)入了凝水泵一級(jí)葉輪及其吸入管路.

2)高溫除氧水進(jìn)入凝水泵一級(jí)葉輪及其吸入管路的條件或時(shí)機(jī):一是機(jī)組處于備用狀態(tài)且吸入閘閥關(guān)閉不嚴(yán)；二是自機(jī)組起轉(zhuǎn)前打開(kāi)凝水泵入口閘閥至凝水泵建立正向流量期間；三是自停用機(jī)組凝水泵喪失正向流量至其入口閘閥徹底關(guān)閉期間.

3) 在較少或沒(méi)有高溫泄漏水影響時(shí)，凝水泵出口壓力緊隨其轉(zhuǎn)速而升高，快速達(dá)到規(guī)定值；隨著高溫水泄漏量的增大，凝水泵建立正向流量和達(dá)到規(guī)定出口壓力的時(shí)間延長(zhǎng)；泄漏水流量很大時(shí)，將長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法建立起滿足要求的出口壓力.

4) 選用不易泄漏的入口閘閥、提高凝水—增壓泵級(jí)間漏水密封結(jié)構(gòu)的性能等，對(duì)于避免備用機(jī)組轉(zhuǎn)換過(guò)程中不能及時(shí)建立凝水泵出口壓力的故障、提高凝水系統(tǒng)的可靠性具有重要價(jià)值.