袁軍財(cái)

（廣東粵電安信電力檢修安裝有限公司，廣東 中山 528445）

0 引言

火力發(fā)電廠是為社會(huì)生產(chǎn)和生活的重要?jiǎng)恿?，隨著社會(huì)用電需求的迅速增長(zhǎng)，在某種意義上給火力發(fā)電廠帶來了更大的壓力，使其在運(yùn)行過程中極易發(fā)生失效。冷凝泵是電站的關(guān)鍵裝置，長(zhǎng)時(shí)間處于高負(fù)載工況下，極易發(fā)生空化現(xiàn)象，如果不能及時(shí)、有效地解決這些問題，將會(huì)造成冷凝水的停頓、停機(jī)，嚴(yán)重地會(huì)對(duì)電站的供電質(zhì)量造成嚴(yán)重的損害。

1 泵的汽蝕

在此條件下，冷庫(kù)中的冷凝水是飽和的，當(dāng)水壓下降到一定程度時(shí)，冷凝水就會(huì)發(fā)生氣泡。氣泡在不斷聚集，并隨著流體的進(jìn)入壓力區(qū)域而發(fā)生爆裂。這些氣泡的產(chǎn)生，聚集，流動(dòng)和破裂叫做氣蝕。為了保證不產(chǎn)生空化和防止泵的振蕩，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須保證MSR 的空蝕容限要比必要的空蝕容限大。為了滿足不同工作條件下的MSR 疏水泵，通常需要在常規(guī)工作條件下，有效空蝕余和必要空化剩余的比率必須達(dá)到1.8 以上，才能更好地防止空化[1]。

在凝冷機(jī)運(yùn)行過程中，由于某些因素，進(jìn)入冷凝泵入口的冷凝水的溫度比這里的冷凝水的水壓要高，從而使冷凝水蒸發(fā)而產(chǎn)生氣泡。當(dāng)氣泡進(jìn)入高壓區(qū)時(shí)，由于附近的壓力較大，氣泡會(huì)發(fā)生氣泡的爆裂和空化。長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致空化、損壞、冷凝泵的輸出功率、冷凝水量的減小或停止、冷凝水量的減小和損失。汽輪機(jī)組在啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)，由于缺少了凝汽液，導(dǎo)致汽缸的出汽溫度和凝汽器溫度不能下降，導(dǎo)致汽輪機(jī)組的回汽損失了冷卻來源。當(dāng)裝置在正常工作時(shí)，由于冷凝水損失，除氧裝置的液面下降，使水泵失水，造成機(jī)組的動(dòng)力不足，造成機(jī)組停機(jī)，凝結(jié)水泵如圖1 所示。

圖1 凝結(jié)水泵

2 火電廠凝結(jié)水泵汽蝕的原因分析

2.1 入口管道堵塞

在進(jìn)行停運(yùn)維修時(shí)，一項(xiàng)重要的工作就是檢查凝汽器的內(nèi)部，在檢查的時(shí)候，有一些輔助性的物質(zhì)或者設(shè)備會(huì)殘留在凝汽器的內(nèi)部，造成凝汽器的進(jìn)口管路阻塞。因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)中，進(jìn)氣格柵是在冷氣室內(nèi)與熱井口之間布置的，所以會(huì)有一些細(xì)小的東西會(huì)順著水流進(jìn)入過濾器，當(dāng)過濾器被堵住的時(shí)候，就會(huì)發(fā)出警報(bào)，然后將泵分離出來，這樣就可以對(duì)過濾器進(jìn)行更大的清潔。除此之外，在冷凝裝置中，還會(huì)有一些大的東西擋住了進(jìn)氣孔的格柵，這樣就會(huì)影響進(jìn)風(fēng)口的流量，從而造成旋轉(zhuǎn)速度的增加，最終產(chǎn)生空化現(xiàn)象[2]。

2.2 流動(dòng)介質(zhì)內(nèi)混入了空氣

一般來講，冷凝泵的進(jìn)料過濾器必須經(jīng)常進(jìn)行清理。當(dāng)過濾器清潔時(shí)，如果備用泵進(jìn)口的閥密封不夠嚴(yán)密，很可能造成進(jìn)口母管內(nèi)的空氣被混入，從而使其在水流的推動(dòng)下進(jìn)入泵內(nèi)。在抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于混有氣體進(jìn)入某一臨界點(diǎn)而產(chǎn)生氣泡。如果發(fā)生這樣的狀況，可以立即開啟排氣系統(tǒng)，將多余的氣體迅速排放出去，以減少發(fā)生空化的概率，如圖2 所示。

圖2 凝結(jié)水泵汽蝕

3 案例分析

3.1 設(shè)備概況

某廠1000MW 超臨界、二次中間再熱、雙背壓凝汽式機(jī)組，配置兩臺(tái)凝結(jié)水泵，正常情況下一臺(tái)變頻運(yùn)行，另一臺(tái)工頻備用。

3.2 異常工況

在1000MW 機(jī)組負(fù)載下，進(jìn)行100%的滿載測(cè)試，B型冷凝泵的變頻工作，A 型冷凝泵處于工作頻率的待機(jī)狀態(tài)。在實(shí)驗(yàn)期間，B 型冷凝泵出現(xiàn)了振蕩、下降、出口壓減小、振幅增加、冷凝水量減小、備用工作頻率泵聯(lián)機(jī)工作狀態(tài)良好。

3.3 異常分析

檢驗(yàn)B 冷凝水進(jìn)口過濾器差壓正常，密封水壓力正常，冷凝機(jī)的真空度正常。檢查工藝趨向，在測(cè)試期間，因高度加壓時(shí)，因高度加壓保護(hù)作用解除，汽機(jī)開閉后各段抽汽、主蒸汽管道疏水閥開啟，大量的高溫、高壓疏水流入凝汽器，冷凝器A/B 的A/B 壓從7.7/8.2kPa（相應(yīng)的飽和溫度41/42℃，冷凝水的溫度為43°，最大值為2°）上升到5.76/5.85kPa（相應(yīng)的飽和溫度34/35℃），而凝結(jié)水的溫度從43℃升高到48℃，與相應(yīng)的凝汽器的壓力下的飽和溫度相差14℃。由于循環(huán)水流量、軸封壓力和冷凝器的壓力增大，導(dǎo)致冷凝水蒸氣中存在著大量的高溫、高壓疏水劑，導(dǎo)致凝汽水的水溫上升5℃。結(jié)果表明，冷凝水的上升使冷凝泵入口冷凝水的溫度比冷凝水的水壓相應(yīng)的飽和度要高，從而使冷凝水蒸發(fā)，并形成大量的氣泡。開啟冷凝泵的空壓閥，重新開啟B 冷凝泵，工作狀態(tài)良好[3]。

4 火電廠凝結(jié)水泵汽蝕的有效處理措施

4.1 吸氣管和真空管的正確結(jié)構(gòu)

在抽油器和抽油器的抽油管中，一般都是很小的。由于沒有正確地選用大小和外形，所以需要改進(jìn)離心式水泵的空穴特性，以保證在通入風(fēng)扇前減少對(duì)液流的阻礙，并保證液流在正常通暢的條件下。首先，要采用最小的吸水管，這樣可以簡(jiǎn)化它的構(gòu)造，方便液體的流通，并且把多余的管子如彎頭、附件等都最小化。抽吸管道的口徑也要適當(dāng)，若抽吸管道太大，則在較低的情況下會(huì)出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，而太短則會(huì)導(dǎo)致較大的牽引阻力，使泵進(jìn)氣口處的流體壓下降，對(duì)進(jìn)氣口產(chǎn)生不利影響。研究了不同的真空管道的管徑對(duì)離心泵的氣蝕特性的影響。真空管的直徑太大，使離心泵中空，使其調(diào)整功能大為減弱。噴管的大小及形狀對(duì)其空化特性的變化具有重要的作用，因此必須加以注意[4]。

4.2 殼體疏水箱內(nèi)飽和水會(huì)發(fā)生閃蒸

考慮到降低負(fù)載速率的快速，水泵進(jìn)口溫度維持不變。那么，在負(fù)載從100%FP 迅速降低到90%FP 的情況下，該系統(tǒng)的疏水罐壓力從9.89 巴降低到8.87 巴，而水泵進(jìn)口溫度仍然保持在179.4℃。采用100%負(fù)載的方式，泵進(jìn)口直徑為DN350，而MSR 的空蝕量在-5.2m左右，出現(xiàn)了空化現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，由于在疏水層中存在大量的閃蒸，導(dǎo)致疏水層發(fā)生氣泡，導(dǎo)致疏水層高度急劇變化，而閃蒸又會(huì)將其吸濕，從而降低疏水層的水壓降低速度，水溫與飽和氣泡的關(guān)系如圖3 所示。

圖3 水溫與飽和氣泡關(guān)系

4.3 蝸旋汽蝕

冷凝泵前端水倉(cāng)、進(jìn)水池等部位的布置不合理，抽水口進(jìn)水口流動(dòng)混亂，旋風(fēng)將一部分氣流帶入泵身，這種情況具有周期性，而在泵內(nèi)部產(chǎn)生的漩渦則會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生破壞，并在葉輪的壓力范圍內(nèi)聚集。另外，螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和泵內(nèi)部的水流的轉(zhuǎn)動(dòng)角度也是不一樣的，如果兩個(gè)方向一致，則泵的相對(duì)移動(dòng)比較小，那么離心泵的動(dòng)力就會(huì)降低，產(chǎn)生負(fù)荷量；反之，則由于液體的相對(duì)轉(zhuǎn)速高，導(dǎo)致泵的負(fù)載過大[5]。

4.4 對(duì)水泵全面解體檢查

對(duì)水泵進(jìn)行了徹底的檢查，其中包含水泵解體檢查，水泵基礎(chǔ)面的檢查。在將冷凝泵的外管懸掛后，發(fā)現(xiàn)在安裝時(shí)，由于采用了隔熱層而非二次注漿，造成了地基失穩(wěn)。對(duì)地基底板進(jìn)行校直和平整。其具體措施是進(jìn)行二次注漿，選擇支座的支座位置，在地基周圍放置支座，并在支座上對(duì)稱排列。通過對(duì)泵拆裝后的葉片進(jìn)行測(cè)量，得出葉輪軸的曲率為0.10mm，大大超過了不超過0.05mm 的要求。此外，還出現(xiàn)了引輪汽蝕和水泵推力軸承的磨損等問題。與制造廠溝通，重新安裝泵軸、導(dǎo)輪、止推支座，新軸的曲率為0.03mm，引輪的靜態(tài)試驗(yàn)通過，符合操作條件[6]，泵軸樣式如圖4 所示。

圖4 泵軸

4.5 加強(qiáng)凝結(jié)水泵檢修管理

在對(duì)冷凝機(jī)進(jìn)行定期或不定時(shí)檢查后，應(yīng)將設(shè)備內(nèi)的雜物和灰塵清理干凈，防止設(shè)備內(nèi)雜物和凝液泵進(jìn)口管路出現(xiàn)阻塞。采用規(guī)范規(guī)范的焊接工藝，避免了水溶性廢紙和焊料在管子內(nèi)滯留，導(dǎo)致過濾器阻塞。

4.6 減少凝結(jié)水泵進(jìn)氣

為了降低冷凝泵運(yùn)行時(shí)的進(jìn)風(fēng)，應(yīng)從下列方面進(jìn)行合理的調(diào)整。減少料斗的高度和下料孔之間的落差，保證料斗的體積，保證料斗的體積，使料斗中的料斗逐漸沉淀，保證料斗的體積，保證料斗的體積，保證料斗的壓力，使料斗的壓力增大，料斗的壓力也會(huì)減小，料斗的壓力也會(huì)減小，料斗的高度也會(huì)隨之下降[7]。

4.7 凝泵入口補(bǔ)償器變形處理措施

首先，鑒于目前各膨脹節(jié)都有抗拉、抗壓、超限破壞現(xiàn)象，確定其能否正常使用。其次，購(gòu)買膨脹節(jié)配件以替換膨脹節(jié)，并對(duì)各參數(shù)作詳盡的記載。由于A 泵在膨脹節(jié)張開期間的振動(dòng)下降較大，對(duì)膨脹節(jié)內(nèi)部的流場(chǎng)和流量的沖擊進(jìn)行了剖析；最后是由于兩個(gè)凝泵入口是同一根主管，當(dāng)前的工作狀況不能對(duì)主泵的任意位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，采取先將A、B 泵入口管線進(jìn)行緊固后再切斷擴(kuò)張節(jié)，以決定接管的長(zhǎng)短，并進(jìn)行替換。運(yùn)行和檢修人員加強(qiáng)膨脹節(jié)和泵的運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)，并在工地設(shè)立巡查冊(cè)，每2h 運(yùn)行，檢修每天不少于4 次，檢查期間不少于4 次，對(duì)凝泵運(yùn)行和膨脹節(jié)進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系處理[8]。

5 結(jié)語

為了避免在高速減載過程中出現(xiàn)的空化問題，凝水機(jī)作為電站發(fā)電設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵部件，在長(zhǎng)期使用過程中會(huì)產(chǎn)生空化，從而導(dǎo)致凝汽器的失效，從而導(dǎo)致冷卻水的流量下降。若不能及時(shí)、高效地進(jìn)行控制，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的短路，造成設(shè)備的重大損害。因此，應(yīng)強(qiáng)化對(duì)冷凝泵的維護(hù)和維護(hù)，對(duì)過濾器進(jìn)行定時(shí)清洗，減少設(shè)備失效概率，保證機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通過采用適當(dāng)?shù)姆椒▉頊p小抽油機(jī)入口的壓強(qiáng)，使供水的水壓高于正常水位時(shí)的相應(yīng)飽和壓，可以有效地減小泵的空化。