低加疏水泵变频改造

低加疏水泵变频改造

摘要

低加疏水泵是回收回热式汽轮机低压加热器疏水的装置，目的是为了提高回热系统的热经济性。但在实际运行过程中，由于汽轮机的变工况运行，低加疏水量的变化将直接影响低加疏水泵的运行状况。本文主要介绍低加疏水泵进行变频改造后的运行状况以及一些改善建议。

关键词：回热系统；低压加热器；疏水泵；变频

1概述

某石化自备电厂设置有两台100MW回热抽汽凝汽式汽轮机，主要承担对外供热任务，其中#8汽轮机处于长期运行状态。#8汽轮机采用回热式结构，共有两台高压加热器和三台低压加热器，两台低加疏水泵。#1、2低加疏水泵并联，一台运行一台备用，将#2低压加热器的疏水加压打到凝结水母管#2低压加热器出口位置。系统结构如图1：

图1 #8机#2低压加热器及其疏水系统图

低加疏水泵参数如表1：

表1低加疏水泵参数

低加疏水泵将低压加热器疏水送至低压加热器凝结水的出口管中，减少了低压加热器的换热端差，提高了热经济性。但系统复杂，装置了低加疏水泵，增加了厂用电量和运行维护费用，系统安全可靠性差一些。

2低加疏水泵的变频改造

一方面因为外界负荷的变化，另一方面由于内部锅炉负荷的变化，再加上以供热为主，发电为辅的运行原则，#8汽轮机长期处于65MW最大抽汽工况的运行状态。这种运行状态的特点是汽轮机进汽量小，抽汽量大，导致汽轮机末几级蒸汽参数远低于设计参数,低加疏水泵出力低于额定流量。此时只能通过关小低加疏水泵出口调整门的方式，使得#2低压加热器保持有水位运行，防止低加疏水泵汽化。

由于低加疏水泵出口调整门开度过小（10%左右），造成较大的节流损失，于是我们对#8机#1低加疏水泵进行了变频改造。

异步感应电动机的转速n 与电源频率f 、转差率s、电机极对数p 三个参数有如下关系:

n=60f (1- s)/p。

即降低电源频率f 就可以降低电动机转速，降低电动机转速就可以减少泵的

出力。对于水泵，由流体动力学理论可以知道，流量与转速的一次方成正比；扭

矩与转速二次方成正比；而泵的功率则与转速的三次方成正比。用n，N分别表

示转速和功率，下脚标“o”均表示额定工况参数。当流量由额定值Qo降至Q时，与额定功率No比较，采用转速调节的电机的功耗为:N =( n/no)3No。即当流量由100% 降到70%，则转速相应降到70%，而电机的功耗降到额定功耗的34.3%，也

就是节约电能65.7%。【1】扣除阀门调节时的功耗与额定功耗的差、转速下降引起电机的效率下降等因素, 节电效果也是非常显著的。 #1低加疏水泵变频改造前

后运行数据对比如表2：

表2 65MW最大抽汽工况#1低加疏水泵变工频运行数据对比

从表2中我们可以看出，低加疏水泵进行变频改造后电流降低50%以上，节

能效果十分明显。但出口调整门开度仍只有40%，并且低加疏水泵出口压力降至1.0MPa。

3低加疏水泵变频运行中出现的问题

(1)低加疏水泵汽化

在汽轮机启动过程中，要求汽轮机负荷达到40MW时启动低加疏水泵，关闭

自动疏水器前后手动门。随着汽轮机负荷的增加还有一、三段抽汽和高加的投入，低压加热器的疏水量将产生波动性变化。而低加疏水泵变频改造后，未能使变频

器与低压加热器水位形成自动调节。在运行值班员疏忽的情况下，经常出现低压

加热器低水位甚至无水位运行，使低加疏水泵发生汽蚀，对设备造成严重损害。

水泵汽蚀是对设备损害最大的情况之一。离心泵运转时，液体压力沿着泵入

口到叶轮入口而下降，在叶片入口附近液体压力最低，之后由于叶轮对液体做功，液体压力很快上升。当叶轮叶片入口附近的最低压力小于液体输送温度下的饱和

蒸汽压力时，液体就汽化了，同时使得溶解在液体内的气体逸出，它们形成许多

气泡。当气泡随液体流到叶道内压力较高的位置时，外面的液体压力高于气泡内

的汽化压力，则气泡又重新凝结溃灭形成空穴，一瞬间内其周围的液体以极高的

速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部压力骤然增加（有的可达到数百个

大气压力）。这种情况不仅阻碍液体正常流动，更严重的是，如果这些气泡在叶

轮壁面附近溃灭，则液体就像无数个小弹头一样连续的打击在金属表面。这种撞

击频率很高，于是金属表面因冲击疲劳而剥落。如若气泡内夹杂某种活性气体

（如氧气等），它们借助气泡凝结时放出的热量，还会形成热电偶，产生电解，

形成电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。

在低加疏水泵解体检修时，能清晰看到叶轮表面已腐蚀的不再光滑，上面布

满麻坑。

(2)低加疏水泵不打水

为最大限度的达到节能目的，低加疏水泵变频运行时，出口压力基本与凝结

水母管压力持平，此种工况十分危险，使得水泵运行很不稳定，容易出现水泵不

打水的情况。

低加疏水泵的Q-H曲线是平缓下降的曲线，当泵的转速降低时，根据相似定律，其Q-H曲线向下平移，因此变频低加疏水泵的Q-H曲线在转速调整的影响下

而变成一组随转速变化的曲线簇。低加疏水泵设置了出口调整门，随着调整门开

度的变化，低加疏水泵的出口管道特性曲线也随之变化，在加上凝结水母管压力

的变化，决定低加疏水泵工作位置的因素变成了三个，分别是低加疏水泵的转速、出口调整门的开度和凝结水母管的压力。

在低加疏水泵正常工作时，其出口压力应高于凝结水母管压力，极限情况下，二者压力相等，此时低加疏水泵工作点应该是某一转速n1时的Q-H性能曲线与某

一调整门开度下管道特性曲线和凝结水母管压力线的交点，如图2中点A。

当凝结水母管压力升高至H B时，要求低加疏水泵降低流量来提高扬程，工作

点从A点向左移动；移至C点时，低加疏水泵出口压力升至最大，而H C

疏水泵出口压力低于凝结水母管压力，低加疏水泵将打不出水，流量为零。低加

疏水泵出口调整门投入自动的情况下，流量降低导致#2低压加热器水位升高，调

整门开大，此动作只能进一步降低低加疏水泵出口压力，无益于改善低加疏水泵

运行工况。从如图2中容易看出，若要维持好#2低压加热器水位，保证低加疏水

泵输出力量不变，就要提高低加疏水泵转速，同时关小出口调整门，从而使低加

疏水泵稳定在B点。在运行过程中，工作人员只能通过#2低压加热器的水位来判

断水泵的下一步调整方向，调整指令滞后；低加疏水泵的出口压力与凝结水母管

压力越是接近，后者压力升高时，低加疏水泵从A点到C点的时间就越短，水泵

越容易出现不打水的情况。

图2 低加疏水泵变频运行Q-H曲线

水泵打不出水将使得泵内压力升高，泵体温度升高，泵体振动增大，提高了

水泵汽化风险，同时对机械密封和轴承室造成损害。在实际运行中，其出口压力

表频繁损坏，水泵运行噪声增大，振动增大，机械密封经常泄漏，还曾出现轴套

脱落等状况，之后对#8机的#1低加疏水泵进行了更换，运行状况仍未得到改善，故障率居高不下，这都与低加疏水泵出口压力维持过低有关。

4低加疏水泵故障原因分析