汽轮机凝泵汽蚀原因分析及处理

科技创新导报
Science and Technology Innovation Herald
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工业技术
①作者简介：王富国(1982,4—),男,汉族,河北宣化人,本科,工程师，从事热力系统工艺技术管理工作。

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2015.04.109
汽轮机凝泵汽蚀原因分析及处理①
王富国
(河钢宣钢设备能源部 河北宣化 075100)
摘 要：汽轮机凝泵汽蚀造成水泵内部异响，振动超标，给设备稳定运行带来了极大的隐患。

笔者长期从事汽轮机运行管理工作，通过分析宣钢设备能源部凝泵产生汽蚀的原因，加大水泵再循环流量，改变凝泵出口节流调节运行模式，彻底解决了凝泵汽蚀问题。

关键词：汽轮鼓风机 凝泵 汽蚀 中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)02(a)-0109-02
宣钢设备能源部1#AV 80-16汽轮鼓风机担负为1#2500m 3高炉供风任务，配套汽轮机为杭汽产NK63/80型纯凝式汽轮机，进汽压力3.43M Pa，进汽温度435℃，排汽压力：-0.0912M Pa，额定功率：36000kW，凝泵选用浙江水泵总厂生产的200N B-110A型水泵，扬程：86m，流
量：165m 3
/h，效率：73%，配套电机型号：Y280M-2，功率：90kW，额定电流160A。

两台凝泵一开一备，自2008年8月份投入运以来，凝泵一直存在着严重汽蚀现象，水泵内部异响，振动超标，给设备稳定运行带来了极大的隐患。

虽然经过采取加装回流管、加固进出口管道、查找漏空点、改善进口管道流向等一系列措施，可是一直没有彻底消除汽蚀现象。

1 产生汽蚀的原因
凝泵在运转中，叶轮叶片进口某处因为某种原因，抽送
液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂，发生汽蚀现象。

凝泵汽蚀产生噪声并造成振动超标，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。

2 处理过程
(1)检查核对热井水位高度是否满足凝泵必需汽蚀余
图1 凝结水管路工艺图
表1 调节前后数据对比表
m
m
工况
进汽
流量(t /h )
主送水自动调节阀阀开度(%)
再循环自动调节阀开度(%)再循
环旁路阀开度(%)
凝泵出口流量(t/h)凝泵出口压力（MPa）
凝泵出口温度（℃）
热井液位（设置330mm）
凝泵电机电流(A)
凝汽器真空(kPa)
水泵
运行
工况
调整前97
38～70
手动
模式50全关68～136
0.78～0.81
46.3
282～379
90～107
-0.085
气蚀严重
调整后97
25～65
手动
模式50
30165～1800.65～0.75
44.6
263～398
109～122
-0.085
运行平稳
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(上接108页)
量，对于一台泵，为了保证其不发生汽蚀，泵的允许汽蚀余量
必须不小于泵工作点的必需汽蚀余量，泵的允许几何安装高度表达式为：NPSHa≥NPSHr+k+h c ，式中：NPSHa为有效气蚀余量；NPSHr为必需气蚀余量，由200NB为110A凝泵特性曲线图查得，水泵在工作点180t/h时，最大必需气蚀余量为1.5m；k为气蚀安全余量，通常取0.3～0.5m；h c 为吸入管路的沿程水力损失，凝泵进口管道为DN300焊接钢管，长约3m，安装有1个DN300闸阀，两个弯头，吸入管路的沿程水力损失微小，以0.5m计算，则NPSHa≥1.5+0.5+0.5，有效气蚀余量必须大于等于2.5m，即水泵安装高度吸入口中心线距离热井液位控制线高度必须大于等于2.5m。

根据凝结水管路工艺图（见图1）及现场测量，凝泵安装高度满足上述条件，判断水位安装高度及液位控制高度没有问题。

(2)检查凝泵进口吸气口是否堵塞，根据水泵安装说明，凝结水泵，从真空容器中抽取液体，为了将水泵吸入口液体内存在的气泡消除，要求在泵的进口管道处安装一个真空平衡管至凝汽器，经过检修拆检确定水泵安装的此管道畅通，运行中此管路温度明显高于环境温度，证明有汽水通流，排除此项原因。

(3)凝结水出口管加装回流管，考虑到凝泵运行工况远离设计工况，分析认为水泵出口压力偏大，是造成水泵汽蚀的主要原因，遂利用停机机会在凝泵的出口加装DN32管道至凝泵进口，实际运行测试凝泵依旧严重汽蚀，以失败告终。

(4)调节凝泵出口流量，为了避免凝结水泵发生汽蚀，必须保持一定的出水量，满足水泵最小流量要求，分析凝泵运行工况，水泵出口流量在68～136t/h 之间，偏离设计流量165t /h 较大，怀疑是水泵出口流量太小的原因，遂调节水泵出口再循环流量，将原来再循环自动调节阀旁路阀由原来全关状态开大至30%，调节后凝泵出口流量增大至165～180t/h，出口压力由0.78～0.81Mp a降至0.65～0.75M Pa，水泵运行平稳，汽蚀现象消失，调节前后数据对比见表1。

分析工艺流程图，凝泵运行方式为出口节流模式，节流调节的缺点是泵流量较小时，叶轮容易引起汽蚀。

一是因为离心泵的叶轮在原动机的带动下高速旋转，当阀门开度太小，流量太少时，不能将叶轮与液体摩擦所产生的热量完全带走，使泵内液体温度升高，当泵叶轮入口处液体温度高于其工作压力下的饱和温度时，发生汽化，产生汽泡，形成汽蚀。

二是节流调节运行时造成水泵出口压力升高，加速了叶轮入口产生气泡的破灭，促使汽蚀程度恶化。

3 结语
凝泵出口节流调节模式造成水泵出口流量不足，容易造成凝泵发生汽蚀现象，因此为了保证水泵安全稳定运行，不发生汽蚀现象，在满足水泵有效汽蚀余量大于必需汽蚀余量的前提下，必须使水泵的工作点在其正常工作曲线范围内，尽力避免节流运行模式。

参考文献
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项操作需要在熔体注射前，并且在模具填满前需要保持一定的反压压力，从而将熔体压向模具表面。

此外,从时间方面来考虑，气体压力使制品外观与腔型面接触时间太长，要防止其由于收缩而与型腔面脱离。

此项工艺应用于实际生产工作中需要的设备主要有注塑机和压力控制设备。

4 微发泡+气体反压设计
设计工作首先需要考虑到密封性要求，由于反压模具需要保持一定的压力，因此需要将模具密封。

模具分型面设计需要考虑到进气要求，确保在塑料注料前型腔内部能够保持一定的压力，确保产品表面不存在发泡问题，从而使产品外观质量得到保障。

进气设计需要确保均匀，产品表面出现发白现象则主要是进气不均匀导致的。

发泡剂选择方面，如果微孔注射成型，需要重点考虑到发泡剂含量，作为一项重要工艺参数，会对产品质量产生严重影响。

聚合物中需要保障气体含量符合溶解度要求。

发泡剂含量处于一定范围内时，当其含量增加时，泡孔的密度也会随着增大，同时其尺寸则会相应的减小。

如果发泡剂的含量过低或者是不足，所生产的产品在气孔尺寸方面则无法达到要求。

如果发泡剂的含量过大，就会存在部分气体无法有效溶解于熔体，此部分气体在成核环节会首先进入到已存在气相，从而使产品出现大量的气泡，制作同样在标准方面无法达成要求。

因此企业需要通过多次试验，考虑到不同的情况从而确定合理的发泡剂用量。

发泡剂应用比例需要结合到产品壁厚进行控制，同时需要考虑到型腔压力对其产生的影响，确保产品内部能够发泡，避免产品外部发白。

对模具注射的温度进行控制，如果模具注射的温度过
高，不仅会使塑料降解，同时气泡破裂的可能性也会增大，从而导致气泡内部气体散逸，发泡数量就会人降低。

如果注射的温度过低，发泡扩散速度就会降低。

因此需要将其温度控制在合理的范围内，实际生产工作过程中，如果物料外观条件许可，并且在加工温度范围内，可以考虑到利用高温使液体速度增快，从而使产品的生产周期能够有效缩短。

从模具加工方面来考虑，薄壁产品对加工的要求相对更高，即使误差控制在毫米级别都会对产品造成严重的影响，包括了产品生产工作，产品的性能。

成型工艺相比于常规工具对误差更加敏感，因此对研配及加工要求更高。

5 结语
汽车产品增加改善了人们的生活，同时由于市场规模及需求的扩大，使产品技术与工艺获得了新的发展。

将发泡工艺与反压技术结合到一起，能够避免单一应用发泡工艺容易产生的质量问题，并且能够使发泡工艺自身优点得以保留。

汽车质量能够降低，同时能够降低能耗，使整体成本得到控制，提升企业经济效益。

参考文献
[1] 管中学,刘肖飞.汽车车门内饰板产品微发泡+气体反压工艺介绍[J].内燃机与配件,2016(11):20-21.[2] 刘臻青.化学微发泡注塑在汽车门内饰板的应用[J].汽车工程师,2017(4):47-50.
[3] 王永华.汽车门内饰板嵌饰板制造工艺分析及质量控制[J].上海汽车,2011(6):58-61.
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