1000MW机组小机凝结水泵选型及异常分析

1000MW机组小机凝结水泵选型及异常分析
摘要：国家电投沁阳发电分公司2×1000MW机组各配置一台100%单汽动给水泵组，且小机单配独立凝汽器、小机真空泵、小机凝泵，在小机凝汽器建立真空后，小机凝泵运行出现不出力，通过研究分析，对引起小机凝泵不出力的原因分析，
提出了解决办法。

关键词：真空；凝结水泵；汽蚀；密封；空气
1系统及设备介绍
1.1小机凝结水泵在热力系统中系统布置
小机凝结水泵是将小机凝结水从小机凝汽器热井中抽出，经过升压后进入主
机凝汽器，中间设置有再循环调节，系统改造前见（图一）
图1改造前小机凝结水系统
1.2小机凝泵概况
小机凝结水泵采用××集团生产的，XDYSP225M-6卧式双吸离心泵，功率
30KW，扬程0.35MPa，必须汽蚀余量1.2米，凝结水泵性能参数见表1，泵轴伸
出端采用NW300-8（约翰克兰）集装式机械密封，由泵体高压区域（压力
0.20MPa）引出一路供水至两端轴承机械密封冷却。

表1凝结水泵性能参数
2小机凝结水泵运行异常过程
2.1现象
运行人员2018年4月23日18：30 按照调试要求准备启动1号小机，19：00运行人员
首先启动1号凝结水泵，但是在启动2号小机真空泵对凝汽器抽真空﹣70KPa时出现小机凝
结水泵出力下降，调整出口再循环，关闭凝结水至主机凝汽器阀门，增加小机凝汽器水位，
均告无效，汇报调试暂停1号小机启动。

2.2试验
针对上述异常现象，立即进行相关试验，启动小机1号真空泵运行，做小机凝泵出力是
否正常试验。

小机2号凝泵运行出口压力0.27Mpa，电流25A，启动小机真空泵逐步提升真
空至-55Kpa，小机2号凝泵出口压力由0.27Mpa突降至0.08Mpa，停2号凝泵运行。

启动1
号凝泵运行，小机真空提升至-76Kpa，凝泵出口压力由0.26Mpa缓慢降至0.08Mpa，试验结
束停小机1号凝泵运行，停小机真空泵，破坏真空。

3原因分析
3.1系统分析
1）小机凝汽器水位400㎜在规程规定300-600㎜范围。

热井出口至凝泵入口垂直高度为
4米，泵必须汽蚀余量1.2米（0％NPSH）符合设计。

2）对小机凝泵入口两个滤网清理，发现杂物较少，滤网压差10KPa，判断不属于新投产
机组滤网因杂物较多堵塞所致。

3）对小机凝汽器内部检查未发现杂物堵住热井至凝泵入口管。

4）对入口阀进行开关试验未发现异常。

5）为防止凝结水泵入口管在真空提升过程中有泄漏，仔细检查系统未发现明显渗漏点。

6）2号凝泵入口存在上升弯头最高处大约距离热井1米。

根据试验结果，判断2号凝泵
在低真空下更容易发生入口集聚空气引起汽蚀。

3.2结构分析
小机凝结水泵运行工况的最大特点是水泵入口接自小机凝汽器，入口工作压力为负压，
工质为饱和水。

当凝结水泵运行时，其入口管道为负压区；当凝结水泵备用时，水泵入口至
出口逆止门前均为负压区，凝结水泵吸入口为负压运行，运行中可能会有气体进入吸入口，
同时凝结水内也可能会有气体溢出，因此凝结水泵应该设有抽真空管道，将聚集在凝结水泵
筒体内的空气抽出，如果漏气量达到一定程度后，泵体内空气不能被完全抽出，反而越积越多，入口阻力增大，泵入口压力降低，将使泵的有效汽蚀余量ＮＰＳＨａ下降，从而引起泵
汽蚀。

对于入口负压区域运行的凝结水泵，常规设置具有防止外部空气进入泵体的措施，采用
外接水源的高压密封水，并在泵体设置抽空气管引出至真空系统。

根据图一，该泵单一采用
机械密封，泵体高压区域引出管至泵机械密封，是作为泵的机械密封冷却、清洗作用，冷却
水对密封起辅助作用，主要依靠机械密封防止外界空气进入以及泵运行后轴端往外漏水。

由
于泵体在启动以前处于负压状态，机械密封对外界空气进入阻止作用有限，外界空气随着真
空的提高进入量逐步增多，直至入口完全进入形成气水两相流，完全阻止入口管凝结水进入
泵体，泵体及入口水减少，来水不畅，发生汽蚀。

凝结水泵进口处压力Ｐｖ和凝汽器内压力Ｐｅ的关系为
式中，Pe为凝汽器工作压力（Pa）；ρ为流体重度；Pv为泵吸入口水的汽化压力（Pa）；Δhe为有效汽蚀余量（m））；v为泵吸入口管道的平均流度（m / s）；Ｈｇ为泵安装的几何高度。

凝汽器内压力近似等于汽化压力，即Ｐｅ＝Ｐｖ，则式（１）可变为
4处理措施
4.1系统改造
1）将泵体引出的自供机械密封冷却水管断开接出改为抽空气管引出至小机凝汽器，解决
泵体空气集聚问题。

2）将机械密封冷却水水源由泵体自供改为外接除盐水供与泵出口合供。

3）将2号凝结水泵上升水平再下降的大“几”字型弯管（原设计考虑附近有其它管道）下
降至与泵入口同一平面，减少沿程阻力，减少顶部长水平管道集聚空气影响凝结水泵运行及
备用。

4）系统密封水、抽空气、入口管改造完毕见图2
图2改造后小机凝结水系统
4.2 运行规定
小机凝泵首台启动采用除盐水供小机凝结水泵密封，首台启动完成后，改为小机凝泵出
口母管供机械密封冷却水，增加机械密封的密封性能，防止外界空气进入，保证良好备用。

小机凝泵运行正常后切为泵出口自供。

4.3 处理效果
对小机凝结水泵进行抽空气、密封水、入口管道改造后效果明显，在高真空下重新启动
凝结水泵，在各种工况进行切换凝结水泵试验均运行正常，达到小机凝结水泵额定出力。

5结论
通过对小机凝结水泵在较高真空下运行异常分析，对小机凝结水泵抽空气、密封水、入
口管道改造，成功解决了小机凝结水泵运行不正常问题，对于新建大型机组在小机凝结水泵
选型，以及负压状态下小机凝结水系统管道设计方面提供了参考。

参考文献：
[1]GS型单级双吸离心泵说明书利欧集团股份有限公司.
[2]张兆顺．流体力学［M］．北京：清华大学出版社，2006.
作者简介：
李利华1975-10 男本科工程师。