热电厂循环水泵气蚀问题的分析及解决方案

区域供热2009.4期

1.汽蚀现象

由于叶轮叶片入口附近液体压力小于或等于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体就汽化，同时还可能有溶解在液体内的气体逸出，形成大量气泡，气泡随液体流到叶道内压力较高处时又瞬时凝结溃灭。在气泡凝结溃灭的瞬间，气泡周围的液体迅速冲入气泡凝失形成的空穴，形成强大的局部高频高压水击，金属表面因疲劳而产生剥蚀。同时，由于活泼气体（如氧气）的存在以及气泡凝结时产生的局部高温，导致金属表面发生电化学腐蚀。上述这一过程称为汽蚀现象。

2.循环水泵汽蚀产生的原因

循环水泵是热电厂的重要辅机之一，和凝气式发电厂的循环水泵相比，更容易发生汽蚀，大多数热电厂的循环水泵存在汽蚀现象，有的在运行两三年后发生汽蚀，有的在运行一年多发生，也有个别的在一开始运行就有汽蚀现象，造成循环水泵产生汽蚀的因素有许多，归纳起来主要有以下三个方面：一是水泵本身的原因；二是水泵及管路系统设计方面有缺陷；三是电厂运行人员操作不当。

1）水泵本身的原因：设计人员在选择循环水泵时，根据计算出的流量和压头，选择合适的循环水泵型号，再根据循环水泵厂家的水泵资料查到泵的必须汽蚀余量，设计人员根据必须汽蚀余量确定泵的安装高度、泵的进水系统等。所以厂家提供的必须汽蚀余量是否准确是很关键的；同时，各水泵厂铸造工艺水平有差异，叶轮材质、厚度、流线均有不同。有时会出现这样的情况，设计同样规模的机组，循环水系统设计完全一样，选用不同水泵厂的循环水泵，有的运行状况良好，有的却发生了严重的汽蚀。

2）循环水系统设计安装有缺陷：要使泵不发生汽蚀必须使有效汽蚀余量大于必须汽蚀余量。有效汽蚀余量是指泵在吸入口处，单位重量液体所具有的超过汽化压力的富裕能力，是由吸入系统的装置情况决定的。它包括泵的吸入管路水力损失及安装高度；泵安装地点的大气压力；吸水井流道形状及池内水流状态；循环水的温度等。

3）运行方面的问题：以两台抽凝机组热电厂为例。大多数热电厂两台机组共用一个冷却塔，循环水泵集中布置在冷却塔附近的水泵房内。由于凝气量及北方地区外界气温的变化，循环水系统采用不同的循环倍率，夏季一般采用60~70倍，冬季采用40~45倍

热电厂循环水泵气蚀问题的分析及解决方案山东省工业设计院有限责任公司安传友王群慧刘统鲁

【摘要】本文根据循环水泵的性能参数、安装高度、吸水池的形状、循环水的物

理特性、进水管的布置等情况，论述了热电厂中循环水泵汽蚀现象产生的原因，造成

的危害及解决方法。

【关键词】热电厂循环水泵汽蚀余量汽蚀

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（Q=凝气量×循环倍率），使得冬夏季循环水量相差很多。为了节约厂用电，每台抽凝机组配两台循环水泵，夏季运行两台，冬季1工1备，循环水泵的流量和扬程均按最大凝汽量时最不利的情况计算并考虑了水泵并联运行时相互影响的因素；循环水供水管采用母管制，循环水泵为四台并联运行。当冬季两台机组开两台循环水泵时，由于管道摩擦损失随流量的减少而减少了，这就降低了每台泵的扬程，如果此时运行人员不及时减小阀门开度，水泵将会在大流量、低扬程的工况下运行，容易产生汽蚀。

3.具体实例分析

1）循环水泵系统简介：某热电厂循环水泵房设计安装5台循环水泵，实际安装并运行了4台循环水泵，共运行了18个月，运行人员发现4台水泵均有不同程度的气蚀现象，其中4#水泵气蚀最为严重。循环水泵由某某科技股份有限公司提供，型号为600S22型，Q=3200m3/h，H=21m，电动机为Y450-6型，P=250kW，10kV。水泵必须气蚀余量为：NPSHr=7.5m，即0.075MPa。

本工程设计为自灌式吸水，设计水位为-0.25m，水泵中心标高为-1.85m。

本工程吸水井尺寸为：长度24m，宽度5.0m，顶标高+0.35m，底标高-4.5m，有效水容积为510m3，大于3台水泵3min出水量480m3。进水口尺寸为2.5m×1.5m，沟底标高-2.5米，沟内流速1m/s。吸水喇叭口中心线距池前壁2.0m，后壁3.0m。

循环水泵吸水管管径为D820×9，管内设计流速为1.684m/s，吸水管路依次安装有：DN800×DN600偏心异径管，DN800橡胶接头，DN800手动蝶阀，900DN800钢制弯头，吸水喇叭口D820×D1120及喇叭口支架，支架高度0.73m，D820×9直管段7.0米。

2）吸水管路阻力计算

吸水喇叭口：§1=1

偏心异径管：§2=0.20

900DN800钢制弯头：§3=1.05

手动蝶阀（开度50）：§4=0.24

橡胶接头：§5=0.10

局部损失为：h1=∑§v2/2g=0.38m

沿程损失为（1000i=5）：h2=0.005×7= 0.035m

总的阻力损失为h1+h2=0.415m

当地大气压力为0.1001MPa，

水泵进水温度为33.0℃，汽化压力为0.00503MPa，

则水泵有效气蚀余量NPSHa为：0.1001MPa-0.00503MPa（汽化压力）+0.016 MPa（水位差）-0.00415MPa（管道阻力）= 0.10692MPa即10.692m>NPSHr7.5。

因此水泵的安装高度不会引起气蚀现象的发生。

3）吸水井问题分析

吸水喇叭口距前池壁距离为0.94m，约为0.855D（喇叭口进水口内径），规范推荐值为0.75~1.0D，大管取下限。

吸水井宽度总体偏小，可能会造成水泵吸水互相干扰，引起池内水流回旋，容易引起漩涡，吸入空气，加剧腐蚀。

4）解决方案

a.改进叶轮入口处形状：加大进口直径、加大叶片进口边的宽度、增大叶轮前盖板转弯处的曲率半径、采用扭曲叶片、加设诱导轮。采用抗蚀材料（铝铁青铜、2Gr13、稀土合金铸铁、高镍铬合金）；叶轮表面光滑，叶片流道圆滑。

b.采用高分子复合涂层，达到抗腐蚀、气蚀及耐磨的目的，可修补流体设备的腐蚀表面，减小流体表面粗糙度，减少泵内涡流的产生，保护后高密度的光滑表面，提高抗气蚀的能力，提高泵效。

c.在进水口附近吸水井内加导流墙，使池内配水更均匀，不易形成漩涡，暗涡，避免外部空气吸入泵腔。

d.适当关闭出口阀门，适当降低水泵流

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