构皮滩混凝土预冷系统设计中的氨泵供液研究.pdf

第 4 1 卷 第 2 2期 2 0 1 0 年 1 1月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r Vo 1 41 No 22 No v ， 2 01 0 文章编号： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 0 ) 2 2 0 0 6 0 0 2 构皮滩混凝土预冷系统设计中的氨泵供液研究 张 骏 ， 龙 慧 文 ， 李 红 丽 ( 长江勘测规 划设计研 究院 施工设计处 ， 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘要 ： 介绍 了构皮滩混凝土预冷 系统中采 用氨 泵供液的基本原理和特点。利用低压循环 贮液 器将采 自调节站 的高压液氨进行循环处理 ， 具有传热效率 高， 安 装操作 简单 ， 安全可靠的优 点。氨 泵供液设计 中低 压循 环贮液 器的安装 高度应 满足液 面与氨泵吸入 口保持 一定偏 差 ， 在 构皮滩冷 却 系统 中， 其最低 液限 高于氨 泵 中心线 3 m。同时， 针 对构皮滩混凝土预冷 系统 中氨泵供 液遇 到的具 体安装 问题 ， 提 出设 置 旁通 阀来对氨 泵供液 系统 进行安全性保护等措施 。 关键词： 氨泵 ； 循环处理 ；混凝 土预冷 系统 ；旁通 阀；构皮滩水电站 中图法分类号 ： T V 4 3 文献标志码 ： A 1 氨泵供液 系统原理 在 采取 氨制冷 的 混凝 土 预 冷 系统 设 计 中 ， 应用 最 为广泛的供液方式是氨泵供液。构皮滩混凝土预冷系 统 中采 用 的就是氨 泵供液 系统 。 在 氨泵供 液 系统 中 ， 来 自调 节 站 的 高压 液 氨经 节 流阀调控后进入低压循环贮液器， 由氨泵送入空气冷 却器或片冰机等蒸发设备。在蒸发设备 中， 部分液体 蒸 发成 为气体 ， 气一 液 两相 流 体 经 回气 管 返 回低 压 循 环贮液器， 再在低压循环贮 液器 中分离。气体从上方 被 压缩机 吸走 ， 液体 在 下 层 进入 氨 泵进 行 再 循 环 。氨 泵供液系统具有传热效率高， 系统安装操作简单， 安全 可靠等优点。 2 氨泵供液设计 中的关键 问题 氨泵是 氨泵 供液 系统 中的重要 设备 。氨泵 的主 要 形式 有齿 轮式 、 叶轮 式 和屏 蔽 式 3种 。叶轮 式 和 屏 蔽 式都是速度型的离心泵。而屏蔽泵 因其结构简单 ， 使 用寿命 长 ， 在 目前 水利 水 电 工程 混 凝 土 预冷 系 统 中被 普遍采用。构皮滩混凝土预冷系统设计也是使用的屏 蔽泵 。氨泵供 液 系统 的管路连接 如 图 1 所示 。 低压循环贮液器中需要保证一定的液面高度 ， 以 保 证氨 泵 吸入 口的 流 量 。按 照 冷 库 设计 规 范的规 定 ， 氨泵 吸入 口 a 处应 有不 小于 0 5 m液柱 的裕度 。 但当氨泵工作 ， 氨液经过低压循环贮液器的出液 管进入氨泵时， 如果作用于氨泵吸入 口的压力低于氨 液 实 际温 度下 的饱 和 压 力 ， 氨液 即蒸 发 变成 气 泡 。这 些气泡随液氨进入氨泵的出口段 ， 因出口段压力较高 ， 气泡随即破灭 ， 就会在局部形成高频率 、 高冲击力的水 击 ， 不断地冲击泵内部 ， 特别是泵 的叶轮， 使其表面成 为蜂窝或海绵状 ， 即氨泵的气蚀现象。为防止氨泵的 气蚀 ， 在氨泵的吸人 口需保证一定的压力， 称为氨泵的 气蚀 余量 ( N P S H) 。 图 1 氨泵供液管路示意 为此确定低压循环贮液器 的安装 高度时， 在克服 沿程管道的阻力且氨泵入 口处能满足规范中要求的压 收稿 日期 ： 2 0 1 0一 O 8 3 O 作者简介 ： 张骏 ， 男， 工程师 ， 主要从 事水利水 电工程施工设计工作 。Em a i l ： z h a n g j u n 2 e j w s j y c o m e n 第 2 2期 张 骏 ， 等： 构皮滩混凝土预冷系统设计 中的氨泵供液研 究 6 1 力裕度的同时， 还需要满足气蚀余量的要求。为此 ， 低 压 循环贮 液器 的安装 高度 应满 足 的液面 与氨泵 吸入 口 高度差 为 ： H =NPS H + f+0 5 ( 1 ) 式中， 日为低压循环贮液器的液面与氨泵吸入 口高度 差 ， I l l ； N P S H为氨泵的气蚀余量 ， I n ； h 为氨泵进 口压 力损失 ， 换算为液氨的液柱高度 ， m。 实 际设计 中， 由于 低压 循 环 贮 液 器 内液 体 靠 自流 流 向氨泵 ， 同时在低 压 循 环贮 液 器 受 回液 及 压 缩 机 吸 气 影响 ， 液 面剧 烈波 动 ， 难 免会 有气体 和液 体一起 带人 氨泵， 影响氨泵工作效率。低压循环贮液器安装高度 越高 ， 对氨 泵供液 越 有 利 。在 构 皮滩 的混 凝 土 预冷 系 统设计 中， 低压循环贮液器的最低液位高于氨泵 中心 线 3 In 以上 。液位 高度 满 足 了要 求 ， 才 能 保 证 了氨 泵 供液 的运行 。 3 构 皮滩工程应用 在 构皮 滩混凝 土 预 冷 系统 原 设计 中 ， 在 氨泵 出 口 处 回流 管路设 置 了一个 流量孑 L 板与低 压循 环贮 液器 连 接 ， 如图 1所示。这个流量孔板原为设备所随带 ， 是氨 泵 生产厂 家要 求安 装 的。在构 皮滩 以前 的混凝 土预 冷 系统 中均 采用 了这种 最小 流量孔 板与 氨泵 配套 。但这 次在实际到货设备中， 生产厂家又取 消了这个最小流 量孔板。由于屏蔽泵的电机和叶轮都安装在一个壳体 内部 ， 电机工作时产生的热量是靠流经氨泵的液体蒸 发带走的。这个最小流量孔板的作用是保证有一个最 小 的流量 留过氨泵 ， 以使 在 氨泵流 量过 小时 ， 有足 够 的 液氨冷却 电机 ， 达 到 保 护 氨泵 的 目的 。这 个最 小 流 量 孑 L 板 的流量 仅 为 3 In h 。 由于 氨 泵 供 液 系 统 中低 压 循环贮液器液位保护、 氨泵压差保护等多重措施保证 氨泵 进液 量 ， 在 氨泵 实际运 行过程 中 ， 流量 过低不 足 以 冷却 电机 的情况 很少 出现 。而增 加孔 板会减 小氨泵 的 有效 流量 ， 且 加 大 配 置 的 电机 功 率 ， 因 此 取 消 流 量 孔 板 。 取消了流量孔板后 ， 在氨泵出 口管路一般要求设 置一个旁通泄压 阀与低压循环贮液器连接。当氨泵 出 口压 力过 高时 ， 氨液 会通 过 泄 压 阀流 回低 压循 环 贮 液 器 。当 系统 中设 有最 小 流 量孔 板 时 ， 最 小 流量 孔 板 始 终保证 氨泵 出液 口与低 压 循环 贮 液 器 连通 ， 通 常 情 况 下， 这个旁通泄压阀没有必要设置 ， 但是取消了最小流 量孑 L 板后 ， 就需要重新考虑这个旁通阀的问题。 旁通阀的作用是将氨泵出液 口和低压循环贮液器 连通。当氨泵为齿轮泵时， 如果 出现误操作使氨泵出 口阀 门关闭 ， 由于齿 轮泵 泵前后 不 连通 ， 而 液体 又是不 可 压缩 的 ， 会 使 齿 轮 泵 出 口的压 力 过 大 而 出 现 危 险 。 旁 通泄 压 阀可 以 防止这 种情况 的 出现 。另 外在齿 轮泵 流 量过 大并且 压力 过 高 的时 候 ， 也 可 以起 到 调 节 流量 的作 用 。但是 屏蔽泵 是 叶轮式 的 ， 在 运行过 程 中 ， 氨泵 的进 出 口是连 通 的。在屏 蔽泵 开启 的时候本 身也 是需 要先 将氨 泵 出 口阀门关 紧 ， 建立 一定 的压差 ， 然后 在慢 慢打 开泵 出 口的 阀门 。实 际上 ， 目前 水 利 工地 选 用 的 各 种形 号 的屏蔽 泵 ， 在 流 量 为零 的时 候 的 压力 一 般 也 不会过高。因此这个旁通泄压阀对于齿轮泵的氨泵供 液系统 是起 到很 重要 的保护作 用 的 。在 构皮滩 混凝 土 预冷系统及其他混凝土预冷 系统的运行 中， 也验证了 一 点 。 ( 编 辑 ： 李 慧 ) St ud y o f a m m o n i a p u m p l i q u i d s u pp l y i n d e s i g n o f c o nc r e t e p r e - c o o l i ng s y s t e m o f Go up i t a n Hy dr o p o we r St a t i o n zHANG J u n，L0NG Hu i we n，LI Ho n g l i ( C o n s t r u c t i o n a n d De s i g n De p a r t me n t ，C h a n g j i a n g I n s t i t u t e o f S u r v e y ，Pl a n n i n g，De s i g n a n d Re s e a r c h，Wu h a n 4 3 0 0 1 0，C h i n a ) Ab s t r a c t ： We i n t r o du c e b a s i c pr i n c i p l e a nd c h a r a c t e r i s t i c s o f a mmo ni a p ump l i qu i d s u p pl y i n c o n c r e t e p r ec o o l i ng s y s t e m o f Go u pi t a n Hy dr o po we r S t a t i o nTh e l o w p r e s s u r e c y c l e l i qu i d c o nt a i ne r i s a p p l i e d t o t r e a t h i g h pr e s s u r e l i q ui d a mmo ni a c i r c u l a r l y， wh i c h h a s t h e a dv a nt a g e s o f hi g h h e a t t r a ns f e r e f fic i e nc y，s i mp l e i ns t a l l a t i o n a n d o pe r a t i o n，s a f e t y a n d r e l i a b i l i t y Th e i ns t a l l a t i on he i g h t o f l o w p r e s s ur e c yc l e l i q u i d c o nt a i n e r i n de s i g n o f a mmo ni a p ump l i q ui d s u pp l y s h o u l d me e t t h e r e q u i r e me n t t h a t a c e r t a i n de v i a t i o n i s k e pt b e t wee n l i q ui d l e v e l a n d s u c t i o n i nl e t o f a mmo n i a p ump I n t h e p r e c o o l i n g s y s t e m o f Go u pi t a n Hy dr o po we r S t a t i o n，t h e l o we s t l i q ui d l e v e l i s 3 m hi g h e r t ha n c e nt e r l i n e o f a mmo ni a p umpMe a n wh i l e，a i mi ng a t t h e i ns t a l l a t i o n p r o b l e ms ， we pr o po s e d t h a t b y p a s s v a l v e s ho u l d b e s e t up t o p r o t e c t t h e s a f e t y o f a mmo n i a p ump l i q ui d s u pp l y s y s t e m Ke y wor d s： a mmo n i a p u mp；c y c l e t r e a t me nt ；c o nc r e t e p r ec o o l i ng s y s t e m；b y p a s s v a l v e；Go u pi t a n Hy dr o po we r S t a t i o n