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(guò)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(guò)程及解決辦法，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出了防止循環(huán)水泵汽蝕的措施，以延長(zhǎng)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(tái)300?MW機(jī)組共安裝4臺(tái)循環(huán)水泵，2臺(tái)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(shí)，如某一部位壓力降低到與水溫相應(yīng)的汽化壓力時(shí)，水就會(huì)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(guò)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(shí)，水開(kāi)始汽化；在一定溫度下，當(dāng)壓力降低到一定數(shù)值時(shí)，水同樣會(huì)汽化。

當(dāng)循環(huán)水泵發(fā)生汽蝕時(shí)，出口壓力下降，電流波動(dòng)并下降，振動(dòng)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(shí)，由于氣泡的破裂和高速水流的沖擊，會(huì)引起噪聲和振動(dòng)；而循環(huán)水泵的振動(dòng)又會(huì)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(shí)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(guò)流部件上，使材料疲勞，產(chǎn)生機(jī)械剝蝕。同時(shí)，在液體汽化的過(guò)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(duì)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(shí)，產(chǎn)生的大量氣泡會(huì)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(tái)300?MW機(jī)組于2012年建成投產(chǎn)，2015年開(kāi)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(dòng)(經(jīng)常波動(dòng)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(dòng)、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?yàn)檠h(huán)水泵安裝位置過(guò)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(guò)突然變窄的間隙時(shí)，速度增加，局部壓力下降時(shí)，也會(huì)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(jì)不良或水泵在非設(shè)計(jì)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(jiǎn)稱“渦帶”)，當(dāng)渦帶中心壓力低于汽化壓力時(shí)，該渦帶即成為汽蝕帶。

(4)?粗糙汽蝕。水流經(jīng)過(guò)泵內(nèi)凸凹不平的內(nèi)壁面和過(guò)流部件時(shí)，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(dòng)。

(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(shí)，開(kāi)啟振動(dòng)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(dòng)、電流擺動(dòng)及出口壓力下降現(xiàn)象。就地測(cè)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(dòng)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(jiàn)水后，再啟動(dòng)循環(huán)水泵，振動(dòng)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(shí)，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(méi)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(jì)良好，無(wú)帶狀漩渦，故排除渦帶汽蝕。

(4)?粗糙汽蝕排查。對(duì)發(fā)生汽蝕的循環(huán)水泵解體檢查，發(fā)現(xiàn)原來(lái)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(wú)磨損或松動(dòng)。

(6)?拆開(kāi)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(jì)的循環(huán)水泵基礎(chǔ)相對(duì)較高，只有在冷卻水塔水位超過(guò)1.81?m時(shí)，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(duì)循環(huán)水泵泵體放空氣1次，待放空氣門見(jiàn)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(duì)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(shí)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(shí)清掃。

(4)?修復(fù)循環(huán)水泵吸入管的漏氣處，并及時(shí)更新填料。

8 措施實(shí)施效果

采取上述措施后，消除了循泵的汽蝕問(wèn)題。采取措施前后循泵運(yùn)行參數(shù)對(duì)比如表2所示。

表2 循環(huán)水泵運(yùn)行參數(shù)對(duì)比

9 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)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(chǎng)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(duì)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(wèn)題，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。

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2017-02-12。

馬巖昕(1968—)，男，高級(jí)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。