張懷宇 史爭艷

摘 要：本文以某電廠1000MW超超臨界機組汽動給水泵的汽化事件為基礎，結合鍋爐汽動給水泵的結構特點和最小流量閥的技術特點，分析了給水泵汽蝕的原因，指出了給水熱力系統(tǒng)中最小流量閥的關鍵性。

關鍵詞：汽動給水泵，汽化，最小流量閥

概述

某電廠1000MW超超臨界機組，給水系統(tǒng)設計為，1臺30%BMCR容量的電動給水泵和2臺50%BMCR容量的汽動給水泵，正常運行時兩臺汽泵承擔鍋爐上水任務，電泵作為啟動及帶低負荷或當一臺汽泵故障時的備用泵。其中給水泵汽輪機為東方汽輪機廠設計生產：單軸、單缸、再熱冷段蒸汽外切換、變轉速、沖動式、凝汽式，主機額定工況功率16397KW，額定轉速5605r/min，排汽壓力8.5kPa，電超速6380r/min。

1汽動給水泵結構特點

汽動給水泵主要由泵的芯包、內外泵殼、水力部件、中間抽頭、平衡裝置、軸承、軸封以及泵座等部件組成，共6級；再循環(huán)管道設計為30%流量，配備一個氣動調節(jié)門，前后各有一個手動截止門，氣動門后配有逆止門。

泵設計成水平、離心、多級筒體式，為便于快速檢修泵，內部組件設計成可以整體從泵外筒體內抽出的芯包結構，芯包內包括泵所有的部件。相同型號的泵組芯包內所有部件都具有互換性。備用芯包可以在所提供的任何一臺泵組的殼體中進行性能試驗。

泵中所用的葉輪和導葉及內部流道的設計保證給水泵具有較高的水力效率，徑向間隙根據效率、臨界轉速和軸撓度確定，保證主給水泵具有較高的運行效率和可靠性。泵軸在易磨損處有可調換的軸套。葉輪的硬度比可拆卸型的泵殼或其它靜止部分高一個等級，從而保證動靜部分即使發(fā)生磨損，也可保護轉動部件。在磨損發(fā)生后，通過調整動靜部分間隙，亦可使泵組保證高效運行。

泵的水力平衡裝置為平衡鼓結構，通過平衡裝置平衡大部分軸向推力，其余軸向力通過推力軸承平衡，整套平衡裝置能防止主泵在任何工況下，轉子軸向竄動。推力軸承在所有的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)情況下，包括泵啟動和停止時能維持縱向對中和可靠的平衡軸向推力。

2汽化現(xiàn)象

汽泵組在調試過程中，于11月8日，進行A小汽機單轉，完成電超速試驗后停機投入盤車。11月9日，聯(lián)接好靠背輪后，進行A汽泵組冷水再循環(huán)試轉，均正常。在鍋爐吹管期間A汽泵擔任主要的上水任務，運行正常。在11月11日11：08 啟備變跳閘，全廠停電。待廠用電恢復正常后，啟動B汽泵上水，鍋爐點火。同時啟動A汽泵作為備用，在轉速到達3000r/min后，運行10分鐘左右，汽泵振動突然加大且到達跳閘值（200）。檢查除氧器水位、壓力和溫度均正常，再次啟動A汽泵在1000轉下暖機，泵的噪音、振動較大，泵內水溫明顯高于除氧器水溫，汽泵推力瓦處聲音異常，瓦溫較正常運行時高出10度左右。調出A汽泵運行的歷史趨勢，發(fā)現(xiàn)前置泵電流、壓力，主泵的出口壓力均穩(wěn)定無異常，因此排除濾網堵塞，懷疑汽泵出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，打開泵體放氣門，發(fā)現(xiàn)有持續(xù)的水蒸汽噴出。此時懷疑再循環(huán)手動門開度太小，無法滿足汽泵最小流量導致汽化。待泵內注滿水，全開再循環(huán)手動門后，啟動A汽泵，在到達3000轉后，依然出現(xiàn)上述類似情況，打閘停機。觀察前后兩次試轉時間均為1小時左右。懷疑再循環(huán)管道出現(xiàn)阻塞導致汽泵汽化。

3故障分析與處理

為驗證結論，分別進行下列試驗。一、全開再循環(huán)氣動門后，單轉A前置泵，在強制保護條件后，將調門由100%開度逐漸全關，發(fā)現(xiàn)前置泵電機電流和泵的出口壓力無明顯變化。二、用A汽泵為鍋爐上水，運轉正常，未再出現(xiàn)汽化，同時關小A汽泵再循環(huán)氣動門，由全開至全關，上水流量無明顯變化，顯然不符合再循環(huán)管道30%的設計流量。以上試驗進一步驗證汽化是由再循環(huán)管道造成。于是對再循環(huán)管道的閥門進行逐一排查。手動門、逆止門均沒有問題。解體再循環(huán)最小流量氣動閥后，發(fā)現(xiàn)閥芯的外部籠罩上掛有很多機械類雜質，減小了通流面積。

將機械雜質清理干凈后，閥門復裝，再次轉泵時，發(fā)現(xiàn)汽泵泵體平衡管兩端溫度差異較大，將汽泵解體檢查，抽出芯包，發(fā)現(xiàn)泵非驅動端的軸套定位銷已斷裂，軸套與平衡盤抱死，導致平衡水已無法流出。更換芯包后，汽泵組運行正常。

通過此次事件也從側面反應出，現(xiàn)在工程的工期都比較緊張，為了趕工期，必須在較短的時間內完成施工，容易在管道內殘存一些諸如焊渣、碎片之類的施工垃圾。應嚴把施工驗收關，為試運創(chuàng)造良好的條件，避免發(fā)生設備損壞。

4最小流量閥的結構與技術特點

最小流量閥為主副密封結構，有效的保護主密封面不受高流速介質的沖蝕。在閥桿徑向設置多級籠式套筒，孔徑錯位重疊，承擔閥門承受的總壓降。采用多級減壓后，通過計算相鄰兩級的孔徑錯位重疊面積，使閥門的總壓降分布在各級節(jié)流元件上，每級降壓過程中流體壓力都大于其在入口溫度下的飽和蒸汽壓力，有效防止汽蝕?；\式閥芯的特點是流體在籠體四周均勻的流入或流出，流體相對于閥桿的任何變化均沒有中斷和突變現(xiàn)象，具有光滑的流動特性，可極大的降低噪音和減輕振動。同時由于流體在流場內平穩(wěn)順暢地均勻進出，不會造成閥桿的應力集中。但閥體的內部部件間隙較小，對水質要求較高，特別是在給水泵的初始試運階段，容易造成異物卡塞。

5結語

鍋爐給水泵是電廠熱力系統(tǒng)中最為重要的輔機之一，而最小流量再循環(huán)閥對給水泵的安全、經濟運行起到至關重要的作用，因此，應選用制造工藝精良、調節(jié)性能良好的再循環(huán)閥，同時確保再循環(huán)管道的設計合理性，使泵在最小流量下維持運行，保證給水泵不因汽蝕而損壞。此外，定期對最小流量閥進行檢修，保證熱力系統(tǒng)安全可靠的運行。

參考文獻

[1] 郭立軍，何川。泵與風機。中國電力出版社，2004

[2] 周云龍，洪文鵬。工程流體力學。中國電力出版社，2007