火电厂凝结水泵汽蚀的原因及处理

火电厂凝结水泵汽蚀的原因及处理
发表时间：2020-12-24T06:41:09.436Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第21期作者：彭杰[导读] 会导致泵出力下降，泵体结构受损等情况的发生，严重时会直接影响电厂的安全稳定运行。

贵州西能电力建设有限公司贵州省贵阳市 550000摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，火电厂主要为社会生产生活提供电力能源，由于社会用电量急剧增长，一定程度上增加了火电厂的供电负荷，设备运转很容易出现故障问题。

凝结水泵作为火电厂的重要设备，长期在高负荷状态下运行，很容易出
现汽蚀问题，一旦出现此类问题未能得到及时有效的处理，将导致凝结水中断，机组运行受阻，甚至产生连锁反应，影响到火电厂的供电服务质量。

基于此，文章在火电厂凝结水泵汽蚀危害的基础上探讨了汽蚀产生的原因，根据原因，提出有效的解决措施，为火电厂凝结水泵正常运行提供参考。

关键词：凝结水泵；火电厂；汽蚀；滤网；检修管理
引言
某电厂目前凝结水泵数量为两台，正常运行工况下其状态为一台投运，一台处于备用状态，泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处），因为某种原因，抽送液体的绝对压力下降到当时温度下的汽化压力时，液体便在该处开始汽化，形成气泡。

这些气泡随液体向前流动，至某高压处时，气泡周围的高压液体致使气泡急骤地缩小以至破裂。

这种现象就是泵的汽蚀。

当泵发生汽蚀现象后，随着状态的恶化，会导致泵出力下降，泵体结构受损等情况的发生，严重时会直接影响电厂的安全稳定运行。

1汽蚀的产生泵在运行过程中，水流随之进入泵体并高速流动。

在叶轮的吸入口，水的流动会形成低压区，当低压区的压力低于水的气化压力时，流体就会在此处发生汽化，并形成蒸汽和气体的混合汽泡，汽泡运动到高压区域时就会发生破裂，留下局部空隙，高速流动的水则迅速冲填空隙。

而汽泡中的蒸汽和气体无法在如此短的时间溶解并凝结，伴随着高速的水流冲击，再次被水流冲击、压缩，分界成更小的汽泡，该过程如此反复。

上述反复的冲击过程若发生在泵体流道及叶轮的表面附近，就会形成高强度高频率的冲蚀，叶轮材料表面在水汽混合的反复冲刷下，最终导致材料疲劳，进而遭到破坏。

另外，水中溶解的自由氧也会对叶轮及流道表面的产生电化学腐蚀，加速材料的损坏。

上述过程中汽泡的产生、破裂以及水流的冲刷致使叶轮和流道表面材料疲劳、损坏的过程，即为汽蚀。

2火电厂凝结水泵汽蚀的原因2.1流动介质内混入了空气通常情况下，凝结水泵的入口过滤网都需要定期将其抽出并清洗。

在对滤网进行清洗时，一旦备用水泵入口的阀门不具有较强的密封性，则很容易导致在入口母管中有部分空气混入，其会在水流的作用下直接运行至水泵中。

当混入的空气达到一定界值时，在水泵运行的过程中就会出现汽蚀的现象。

一旦出现这种情况，可立刻将排空气阀门打开，将多余的空气尽快排出，从而最大限度降低出现汽蚀的可能。

2.2沿程阻力过大，超过了泵的设计参数
由于凝结水系统设计上的需要，从凝汽器热井至凝结水泵的管道一般比较粗短，同时官道上设计有入口滤网、入口阀门、入口母管三通、入口母管弯头等，都存在流体的沿程阻力。

如果由于后期改造等原因增加其他阻力元件，会导致沿程阻力增加，导致凝泵有效汽蚀余量不足而发生汽蚀现象。

2.3泵与驱动电机不对中心线
从运行中泵的振动与噪声,流道表面的蜂窝状破坏,最终判断故障主要原因是汽蚀。

凝结水泵用于从汽轮机冷凝器和热交换器中抽吸冷凝水。

冷凝器中的绝对压力比较低(约0.05大气压),冷凝水温度接近了该压力下的饱和温度。

所以极易产生汽蚀。

特别是在减负荷状况下凝汽量减少,凝结水泵汽蚀现象加剧从而引起轴承推力加大,轴承温度升高,同时由于汽蚀现象周而复始地发生,转子受到不规则交变冲击力的影响产生异常窜动,导致轴承振动、保持架及滚珠等严重磨损。

运行中,我们对运行工况进行了调整试验,以检验运行参数对凝泵的影响,只是在满负荷时和低负荷出口门处于较大节流状态下凝结水泵的汽蚀状况明显减弱,而凝结水泵出口门节流是运行规程不允许的。

根据试验情况并咨询有关人员后,判断为该凝结水泵是按机组满负荷能力设计的,所以在低负荷下的抗汽蚀能力差,不能适合汽轮机组的调峰运行。

因此,提高凝结水泵变工况运行(特别是低负荷)的抗汽蚀能力是解决凝结水泵故障的唯一途径。

3处理
3.1故障处理方法
（1）一般情况下，火电厂要准备备用的凝结水泵，如果凝结水泵在正常运行的过程中出现汽蚀现象，为了避免供电服务不中断，可以及时的启动备用泵。

实时观察单台凝结水泵汽蚀情况，如果属于单台汽蚀，将故障泵及时隔开，并检查凝结水泵入口是否全打开，泵入口滤网有无堵塞情况。

（2）如果备用泵仍然存在汽蚀情况，则需要检查泵流量大小以及循环门是否开启情况。

检查凝汽器水位，如果水位过低的话，要及时的进行补水。

通过对水泵封水压力情况检查，分析凝结水泵周边和抽空气门区域有无存在漏气情况，将漏气点及时的进行隔绝。

（3）持续减少凝结水泵负荷，与汽蚀区域完全脱离，适当降低机组运行负荷，控制除氧器液位，防止液位过低出现汽动给水泵前置泵发生跳闸情况，影响机组的运行。

（4）结合实际情况，针对性提升凝汽器液位，凝结水泵汽蚀余量持续升高的同时，实时观察凝结水泵最大出力，以此为依据，调整机组运行负荷。

（5）全面检查凝结水泵的入口滤网和入口门是否保持正常状态，再循环门有无异常，凝结器水位，泵机封水压等是否正常，泵及泵体的抽空气门有没有存在漏气的情况。

停机后及时的检查泵入口管道以及管道隔栅有没有堵塞的现象，需要及时的清理堵塞物，避免产生连锁反应，加剧设备损坏。

3.2汽蚀特性的数值研究
本文以离心泵为例进行建模，叶轮直径尺寸为300mm，数值计算时模拟转速为1450r/min。

首先对泵体内流场区域进行网格划分，利用Gambit软件进行处理，采用结构化和非结构化相结合的混合网格，网格划分数量约为35万。

计算模型采用κ-ε湍流模型，采用速度入口作为进口的边界条件，流体出口设为自由出流。

泵体内壁则定义为静止光滑的壁面，但是对于壁面的附近，则会产生很强的对流，因此在壁面附件采用标准的壁面函数模型。

其次，对泵的设计工况时改变吸入口的压力，对吸入口的压力由设计工况逐渐降低，此时，装置的有效汽蚀余量就会减小，对数据进行整理，绘制出不同入口压力下泵的汽蚀特性曲线，当Δha在7～9区间时，扬程曲线开始呈现下降趋势。

此时，在泵内流道区域会产生一定量的气泡，并逐渐堵塞流道，就会导致泵的扬程出现下降。

当继续将Δha减小时，扬程则呈现快速下降的趋势，这时，会在泵体的流道区域聚集了大量的气泡，几乎占满了通流空间，叶轮已经无法正常对通流液体进行做功，才会出现泵的扬程迅速下降的情况。

叶轮进出口压力呈现明显的梯度分布，自进口的低压区至出口的高压区。

在叶轮出口处，叶片尾部的区域流体压力最大，而在叶轮进口处，叶片头部的压力为最小，也就是此处，最先且最容易发生汽蚀；并且此处的也拼应力变化很大，运行环境恶劣，容易造成材料疲劳，进而引起安全隐患。

结语
在拆除了入口栅格网的堵塞物体后，机组重新启动，逐步提升凝结水泵转速，增加凝结水泵出口流量后，水泵未发生明显汽蚀现象，至此可以判断，此次凝结水泵发生严重汽蚀的主要原因是由于入口栅格网被堵塞，导致入口流量严重不足造成的。

参考文献
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