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汽轮机凝泵汽蚀原因分析及处理

王富国
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
：TM311 ：A ：1674-098X（2018）02（a）-0109-02
宣钢设备能源部1#AV80-16汽轮鼓风机担负为1#2500m3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3.43MPa，进汽温度435℃，排汽压力：-0.0912MPa，额定功率：36000kW，凝泵选用浙江水泵总厂生产的200NB-110A型水泵，扬程：86m，流量：165m3/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+hc，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；hc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之間，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0.78～0.81Mpa降至0.65～0.75MPa，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
[1] 胡京.汽轮发电机冷凝泵汽蚀原因分析与解决方法[J].江西冶金，2018（8）：24-26.
[2] 张斌.鼓风机站凝结水系统的工艺完善[J].冶金动力，2002（4）：67.
[3] 张启发.凝结水泵振动原因分析与解决措施[J].冶金动力，2006（6）：50.
科技创新导报2018年4期
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