江边补水泵出力低原因分析及改造方案

李桥明，周文专

（韶关市坪石发电厂有限公司（B厂），广东 韶关　512229）

江边补水泵出力低原因分析及改造方案

李桥明，周文专

（韶关市坪石发电厂有限公司（B厂），广东 韶关512229）

介绍了某火电厂江边补水泵的参数，同时对补水泵叶轮产生气蚀现象及补水泵出力低的原因进行了分析，提出了加大补水泵的叶轮直径来增大补水泵出力的改造方案，改造后的补水泵不仅提高了出力，也节约了厂用电，达到了改造目的。

补水泵；气蚀；出力；叶轮直径；改造

1　补水泵概况

2014年4月，某火电厂江边补水泵房新安装了3台双吸单级离心泵，补水泵参数如表1所示。

表1　补水泵参数

在汛期，江边河水水位最高达黄海高程154.5 m，补水泵入口倒灌高度较高，达+7.3 m，3台补水泵运行正常，出力基本满足机组运行需要。而在枯水期，江边河水水位下降，当水位最低到黄海高程144.2 m时，机组出现用水困难的现象，3台补水泵同时并联运行也不能满足机组运行需要，被迫关小冷却塔排污门运行；同时江边补水泵出现启动困难的现象，遇杂物堵住部分叶轮流道时，出力最低，电流仅约14 A。

2　补水泵叶轮气蚀原因分析

该电厂江边补水泵经过一段时间的运行后，解体检查其叶轮，发现叶轮流道入口叶片有轻微汽蚀现象。补水泵的安装如图1所示。校验其几何安装高度：实际的补水泵入口管几何安装高度为3.7 m，补水泵允许吸上真高度［Hs］=5.5 m，则补水泵入口管允许几何安装高度［Hg］=［Hs］-vs2/2 g-hw=5.23-0.142-0.5=4.5 m。

由此可知，实际的补水泵入口管几何安装高度（3.7 m）小于补水泵入口管允许几何安装高度（4.5 m）。因此，实际的补水泵入口管几何安装高度是合适的，在此工况下运行补水泵不应该发生汽蚀现象。

此后，该电厂检修人员对江边补水泵前池进行检查，发现补水泵前池积有较深的淤泥，前池进水2道滤网上卡有许多杂物。因此，可以判断引起补水泵叶轮轻微汽蚀的原因为进口有杂物堵塞。

3　补水泵出力低原因分析

补水泵在枯水期运行时，泵入口的水源在泵入口中心线以下3m处，电机的电流最大值为18 A，P=3IUcosΦ=1.732×18×6 000×0.87= 162.7 kW，为额定功率250 kW的65 %。补水泵在汛期运行时，泵入口被水源淹没高达7.5 m，电机的电流最大值为21 A，P=3×I×U×cosΦ= 1.732×21×6 000×0.87=189.9 kW，为额定功率250 kW的76 %。

图1　补水泵安装示意

根据上述情况分析可知：DFSS350-13/4型双吸单级离心泵吸入液体需要在入口有倒灌高度的液面下运行，当在有吸程高度的情况下运行时，泵的出力达不到铭牌额定值，不能满足江水自然涨落情况下机组运行的需要。

4　补水泵改造方案

该电厂检修技术人员发现，补水泵在汛期运行时仍有24 %的出力空间，仔细检查泵体结构，发现叶轮圆周有55 mm的间隙。根据泵与风机原理及相似定律（叶片的切割与加长）可知：叶轮直径加大10 %对补水泵的效率几乎没有影响，因此可通过加大补水泵的叶轮直径来增大补水泵出力，以满足电厂安全生产需要。

4.1计算分析

补水泵切割定律如下。

公式1：Q2/Q1=（D2/D1）2。其中：Q1为叶轮直径加大前流量；Q2为叶轮直径加大后流量；D1为加大前叶轮直径；D2为加大后叶轮直径。

公式2：H2/H1=（D2/D1）2。其中：H1为叶轮直径加大前扬程；H2为叶轮直径加大后扬程。

公式3：P2/P1=（D2/D1）4。其中：P1为叶轮直径加大前轴功率；P2为叶轮直径加大后轴功率。

由于补水泵实际功率N1=Pη。其中：P为电机实际功率；η为传动效率因数，η=0.98。可得N1=162.7×0.98=159.4 kW。由补水泵实际效率公式N/N1=η1/η2（N为补水泵铭牌功率；N1为补水泵实际功率；η1为补水泵铭牌效率因数，η2为补水泵实际效率因数）可知，250/159.4=0.88/ η2，即η2=0.56。

由流量计算公式N1=γQ1H1/1 000η2（γ=9 800为水重度，N/m3；Q1为叶轮直径加大前流量）可知：

159.4=9800×Q1×43/1000×0.56；

Q1=0.21m3/s=756 m3/h。

原补水泵叶轮的直径为405 mm，考虑到必须使电机不过载（含汛期运行时），将补水泵的出力增加到电机额定功率的95 %。按切割定律公式1：Q2=Q1（D2/D1）2，经过计算得出，当叶轮直径为435 mm时，补水泵的出力Q2将增加到945 m3/h，能满足电厂用户的需要。

4.2安装及试运行情况

采购符合标准的新叶轮进厂验收合格后（叶轮出口叶片角度保持不变），将新叶轮运至现场（实际到厂的叶轮直径因制造工艺问题改为431 mm）。保持原补水泵其他部件不变，拆除旧叶轮及密封环，更换安装新叶轮及密封环。

启动试运行新安装的补水泵，泵体、轴承振动、响声正常，轴承温升合格。单台补水泵在枯水期的运行参数为：电机电流25 A，泵出口压力0.49 MPa，泵流量1 060 m3/h。由此可见，其补水流量基本满足机组出力要求，满足电厂生产需要，达到了改造目的。

5　结束语

改造后，经计算年节约费用约为18万元。通过技术人员对电厂江边补水泵出力不足的原因分析，找出最合适的改造方法，节省了改造费用，提高了江边补水泵的出力，节约了厂用电，切实解决了电厂用水困难的问题，达到了改造的目的。

《电力安全技术》投稿简则

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2016-05-22。

李桥明（1981-），男，大专，主要从事汽轮机及其设备检修工作，email：294579174@qq.com。

周文专（1974-），男，工程师，主要从事热机设备检修及管理工作。