电厂汽轮机循环水泵汽蚀分析和优化建议

陈露

东莞深能源樟洋电力有限公司。邮政编码：523620

摘要：某电厂在循环水泵投运后，一直存在着泵体轻微汽蚀的现象，通过对现场汽蚀产生的原因进行分析，介绍方案优化，并着重于对新建电厂在设计时应充分考虑汽蚀问题，用最小的代价消灭泵体汽蚀的现象，为循环水泵和整个循环水系统的安全运行减少隐患。

关键词：循环水泵、汽蚀、原因分析、优化解决

0引言

某电厂扩建2套9F级改进型燃气蒸汽联合循环、一拖一单轴、调峰发电机组，燃气轮机采用上海电气安萨尔多AE94.3A机型；汽轮机采用上海汽轮机厂生产的三压、再热、单轴、反动式、双缸、轴向单排汽、凝汽式、高压缸加中低压缸合缸。循环水系统采用带机械通风冷却塔的扩大单元制循环冷却供水系统，循环冷却水介质为淡水，四台循环水泵入口共用一个前池，一套机组循环水泵配套为一机二泵型式，根据不同季节和负荷保持机组适用的水量，每台机组均配备一台双速（高速和低速）电机和一台定速（高速）电机运行。循环水系统泵组配置具体如下图1

图1循环水系统泵组配置

循环水泵为单级双吸、水平中分卧式离心泵，流体进出口在泵体水平中分面以下，泵组具体配置和参数如下

表1循环水泵技术参数

项目	单位	5A/6A循环水泵	5B/6B循环水泵
型号	/	SGD1100×1000JG
型式	/	单级双吸、水平中分卧式离心泵
流量	m3/h	12960/10800	12960
扬程	mH2O	22/16.5	22
轴功率	kW	873/546	873
转速	r/min	495/425	495
汽蚀余量	m	5.3/3.5	3.5

1现象

    自循环水泵投运后，循环水泵一直存在着汽蚀，循环水泵入口前池在泵运行时水位有翻滚和漩涡的现象，但根据高、低速泵的运行方式不同，汽蚀现象有所区别，如在每台机组带较高负荷运行，两台循环水泵均在高速运行时，循环水泵入口和泵体有非常轻微的汽蚀声音，入口管、泵的振动和其他参数均正常；在机组带部分预选负荷运行，循环水泵保持一台高速、一台低速运行时，高速泵体的汽蚀声音相对较明显，但泵体和轴承的振动、温度及电机各参数均正常，泵体内无杂音，通过对泵体放气后，汽蚀现象没有任何改善；低速泵则没有汽蚀的现象且泵运行声音较小。

2 运行数据收集和原因分析

2.1泵组运行数据收集

两台机组同时运行时，通过对高、低速循环水泵同时运行的泵组现场数据检查，对就地压力表的数据记录如下表

表2循环水泵运行数据记录表

#5机组运行
泵组	泵入口压力P1（MPa）	泵出口压力P2（MPa）	机组母管压力P3（MPa）
5A（低速运行）	0.025	0.205	0.211
5B（高速运行）	0.03	0.21	0.212
#6机组运行
6A（低速运行）	0.032	0.215		0.214
6B（高速运行）	0.025	0.21		0.214

2.2 原因分析

2.2.1泵组运行扬程分析

两套机组水泵进出口管道直径一致，且泵进出口压力表安装位置及高度一致，通过扬程计算公示H=(P2-P1)×102，通过计算得出每台泵运行时的扬程：5A泵扬程为H=(0.215-0.032)×102，即扬程为18.66m；5B泵扬程为H=(0.21-0.025)×102，即扬程为18.87m；6A泵扬程为H=(0.21-0.03)×102，即扬程为18.36m；6B泵扬程为H=(0.205-0.025)×102，即扬程为18.36m。

2.2.2泵组设计扬程分析

初步设计时，高速泵的设计扬程为22m，低速泵设计扬程为16.5m，而从现场实际运行时高低速泵的流量和扬程分析，高速泵实际运行时处于大流量、低扬程的工况，而低速泵则处于小流量、高扬程的工况，均未能在设计的要求工况下运行，造成了水泵汽蚀。

2.2.3泵组汽蚀原因分析

通过循环水泵的性能曲线可以看出（图2和图3），在高速和低速泵搭配运行时，高、低速泵均未在性能曲线设计的工况下运行，而高速泵随着流量急剧增大，扬程降低较多，高速泵运行在水泵的低扬程处，水泵的必须汽蚀余量也相应剧增，导致了高速泵泵体的汽蚀现象，而在实际运行时，相对于6B高速泵比5B高速泵的扬程更低，所以，现场6B泵的汽蚀声音更大；而两台低速泵由于流量降低、扬程增大，必须汽蚀余量相对较小，现场泵体声音平稳，无汽蚀声音。

                      图2循环水泵（高速）性能曲线

图3循环水泵（低速）性能曲线

3 解决方案介绍和优化

3.1通过原因分析，对于现场较容易处理的方案

3.1.1提高循环水泵入口前池水位，增加水泵进口压力，提高装置的的汽蚀余量，减小泵的汽蚀现象。

3.1.2减小泵出口阀门的开度，增大装置阻力的方式来提高水泵扬程，使泵尽量靠近或处于设计工况下运行，减小或消除水泵的汽蚀现象，但出口阀的节流势必会带来效率的降低。

3.1.3尽可能避免采用高低速泵结合运行的方式，减少高速泵的汽蚀。

3.2提前沟通考虑，设计充分优化

由于循环水作为电厂的主冷却水系统，前池采用共通后，检修施工的时间窗口长，如要在系统上进行增改设备，时机非常稀少，一旦泵发生较严重的汽蚀现象，设备将可能面临长期带隐患运行，所以，如能提前在厂家设备结构设计和安装期充分考虑，为后期设备的稳定运行将带来极大便利。

3.2.1在设计初期，相对准确核算泵组在各种工况下的循环水流量和扬程，在机组运行时，避免超流量太多运行，造成泵的汽蚀；

3.2.2在设计初期考虑将循环水池前池底部和泵的标高相对降低，增加入口压力，增大泵的入口汽蚀余量，避免汽蚀；

3.2.3通过现场查看，水泵入口前池有翻滚和漩涡的现象，说明泵入口有紊流的现象产生，水流不稳，在设计时，将泵深入循环水前池的直管改成弯管，改善泵的进水流态，对前池进行整流，防止进水管路进气，提前将前池进水口水平吸入更改为斜向上吸入，避免管道进气，如下图所示意：

图4循环水泵入口管道增加斜下弯头

3.2.4在设计选型初期，泵体及叶轮等主要部件尽可能用较高的耐汽蚀材质，尤其当循环水为含盐浓度有可能增高时，如就算发生轻微的汽蚀，泵体主要部件也不会在一个大修周期受到损害。

3.2.5采用变频进行调节。在设备选型时，如现场空间允许，在同样节电的理念下，可优先考虑变频选择，一是可根据负荷随时调节循环水流量，对节电更有利，另一可尽量避免汽蚀现象。

4 结语

循环水系统作为电厂运行的主要冷却水单元，其对于电厂的重要性不言而喻，循环水泵作为整个循环水系统的核心，泵体隐患的消除，才能长久安全稳定运行。循环水泵的汽蚀问题存在于很多电厂，或轻或重，而本文通过对某电厂的循环水泵汽蚀原因进行分析和提出优化，提出尽可能的在设计初期就考虑该系统结构问题，将会用最少的精力和人力来减少隐患，对其他电厂同类型情况可带来参考性，尤其对于新建的电厂，避免该类现象是比较有益的。

参考文献：

[1]   湖南湘电长沙水泵有限公司说明书

作者简介：陈露（1987-）湖南衡阳人，检修机务主管工程师，长期从事燃气-蒸汽联合循环电厂机组技术管理工作。