提高机组排水槽废水泵工作可靠性的措施

陈增润，王喜林

(国家电投集团河南电力有限公司开封发电分公司，河南 开封 475000)

提高机组排水槽废水泵工作可靠性的措施

陈增润，王喜林

(国家电投集团河南电力有限公司开封发电分公司，河南 开封 475000)

开封发电分公司为了解决机组排水槽1，2号废水泵经常工作不正常，影响机组安全经济运行的问题，对废水泵存在问题进行分析，找到问题的根源所在；从6个方面采取有效措施，达到提高机组排水槽废水泵可靠性、降低故障率的目的。

机组排水槽；废水泵；自吸泵；可靠性

0 引言

水资源缺乏是我国社会经济可持续发展急需解决的问题之一，国家电投河南电力有限公司开封发电分公司2×600 MW国产超临界燃煤机组建设时，为了节约珍贵的水资源，实现废水的循环利用，减少地表水和地下水的用量，采用电厂废水全部回收利用的设计方案。如实施机房排水和精处理树脂的再生废水回收利用，将机房排水和精处理树脂的再生废水均排入1，2号机组排水槽，由1，2号废水泵输送到中水回收水池，再由回收水泵输送到中水机械加速澄清池处理后，供电厂循环水和锅炉补给水系统制水用。

1 设备概述

开封发电分公司2×600 MW机组为超临界燃煤机组。锅炉最大连续蒸发量为1 950 t/h。凝汽器管材采用TP316不锈钢管；冷却水为深度处理后的城市中水，采用敞开式循环冷却水系统。

1，2号废水泵的相关参数如表1所示。废水泵输送泵型式为无密封立式自吸泵。自2009年5月投入使用以来，机组排水槽废水泵经常工作不正常，机房排水和精处理树脂的再生因此受到影响。

由于机组排水槽位置在1号主变和氢库附近，在1，2号废水泵工作均不正常时，废水不能回收利用，具有腐蚀性的液体会溢流出来，进入1号主变或氢库，腐蚀设备，增大发生事故的几率。废水泵的结构如图1所示。

表1 1，2号废水泵的相关参数

图1 废水泵的结构

2 自吸泵简介

自吸是指在吸入管内不用充满液体(初次启动泵体内灌满液体，再次启动依靠留存的足够液体)的情况下启动泵，泵能够自动排除吸入管内的气体，进入正常的工作状态。

具备自吸功能的泵为自吸泵。

2.1 自吸泵分类

自吸泵按安装形式分为卧式自吸泵和立式自吸泵，按工作原理分为离心式自吸泵、水环式自吸泵和射流自吸泵。

(1) 离心式自吸泵：靠叶轮转动产生的离心力实现自吸。根据气液混合的位置，又分为内混式和外混式。内混式是指在叶轮进口进行气液混合，外混式是指在叶轮外缘进行气液混合。

(2) 水环式自吸泵：将水环轮和水泵叶轮组合在一个壳体中，借助水环轮将气体排出，实现自吸。

(3) 射流自吸泵：由离心泵和射流泵组成，依靠喷射装置在喷嘴处形成真空，实现自吸。

2.2 自吸泵基本参数

除一般的流量、扬程、轴功率、效率和汽蚀余量外，最重要的参数是自吸时间和自吸高度。

(1) 自吸时间：在一定的自吸高度下，抽送常温清洁液体，从泵启动到排尽泵吸入管内的空气正常出水所需的最短时间。

(2) 自吸高度：水面到吸入管中心的高度。(3) 最大自吸高度：能自吸上水的最大高度。

3 废水泵存在的问题及原因分析

3.1 废水泵存在的问题

(1) 水泵叶轮为普通离心泵型式，汽蚀性能一般，水泵吸程不高。有的水泵采用开式单圆弧叶片，效率极低。

(2) 压水室采用蜗壳式结构，泵体积大；一旦泵体被磨损，压水室整体都需报废。

(3) 水泵采用大直径副叶轮密封，能耗非常大(副叶轮能耗与直径的5次方成正比)，另外叶轮和副叶轮全为开式结构，内部泄漏大，水泵效率低。

(4) 没有设计停泵密封，在自吸时容易吸入外面的空气，影响自吸性能，甚至吸不上水；且在停泵瞬间，由于出口止回阀的损坏或滞后，液体虹吸倒流冲击，会造成泄漏。

(5) 下吸式水泵采用S型弯管水平进水，占地面积大，管路阻力大，不但降低了水泵吸程，而且造成管路系统损失大、装置效率低。

(6) 水泵轴和电机轴采用套筒式联轴结构，轴加工困难，且难以保证泵和电机同心度，造成水泵运行振动大、噪音大。

(7) 水泵进口带电磁真空破坏阀以破坏虹吸，但电磁阀可靠性差，容易发热烧坏，造成停泵事故。另外，由于采用的电磁阀不防爆，不适合在有防爆要求的场合使用。

(8) 出口逆止阀为带上下阀板的止回阀，局部损失系数大，造成扬程损耗，泵组效率低。

3.2 原因分析

针对该公司排水槽废水泵自身特性和工作现状，经过全面分析，找到原因。

(1) 启动时操作不当。由于该泵设计原因，不能全开出口门启动，必须先关小出口门，待运行正常后根据情况调整出口门开度。

(2) 运行中调整不及时。运行中应加强监视，根据进入排水槽的水量及时调整出口门。若调整不及时就会造成排水槽水位不正常，水位过低时会造成打空泵，再次启动时必须重新注水。

(3) 进口管径选择不合理。进口管道直径为273 mm，管径偏大，造成吸入管内的气体过多；水泵启动后必须将大量的水吸到水泵内，造成启动上水困难。

(4) 出口管路过长，且只设计1个排气阀。废水泵输送管路有几百米长，管道内大量空气无法及时排出，形成气塞。

(5) 水温原因。机房排入的水中部分为蒸汽管道疏水，使池中水温上升至80 ℃；而该泵设计为输送常温水，水温过高将造成水泵内的水汽化。

(6) 水泵选型不合理。废水泵除根据流量和扬程选型外，还要考虑安装高度和自吸时间等问题。

4 解决措施

经过多次现场实际调查、研究讨论、分析比较，制定了提高机组排水槽废水泵工作可靠性的措施。

4.1 解决启动时操作不当问题

制定启动程序，启动前检查出口门位置，启动时必须先关小出口门，运行正常后根据情况调整出口门开度。

4.2 解决运行中调整不及时问题

总结废水泵运行特性，运行中应该加强监视和调整，根据进入排水槽的水量及时调整出口门，保证排水槽水位正常，避免水位过低时打空泵，减少重新注水次数，降低故障率。

4.3 重新选择进口管径

将进口管道直径减小为219 mm，减少了需排除吸入管内的气体体积和水泵启动后需吸到水泵内的水量，减少了启动上水的时间，降低了因打空泵而使泵体发热的次数。

4.4 增加1个排气阀

在废水泵输送管路增加1个排气阀，使管道内大量空气就近排出，避免形成气塞。

4.5 解决水温问题

对进入排水槽的水源进行优化，控制水源的温度，并且在排水槽增加来水冷却装置，将机房排入的高温疏水冷却到常温，防止水泵内水出现汽化。

4.6 水泵重新选型及改造

4.6.1 水泵重新选型

通过分析常见的3种水泵，选出最合适的水泵。常见的3种水泵优缺点比较如表2所示。

从表2中可以看出，WLZ/WZY无泄漏立式自吸泵(进出口无电磁阀和止回阀)为立式安装，占地面积少；启动时无需灌注液体，自吸时间短，特别适合需要频繁启动的工况，符合该公司机房废水池废水泵选型要求。

WLZ型无泄漏立式自吸泵结构如图2所示。无泄漏立式自吸泵从自吸原理上说属于外混式自吸泵，它的自吸过程分为以下4个阶段。

(1) 气液混合。由于泵吸入和排出口具有一定的高度差，所以泵的储液室内一直存有一定量的液体。当电机带动泵旋转后，在叶轮离心力的作用下，储液室中存留的液体被输送到气液分离室，甚至出水管。这样会在叶轮进口处形成负压，储液室和进水管中的空气进入叶轮。由于叶轮高速旋转，在叶轮外缘与自吸盘的很小间隙之间形成强烈紊乱而完成气液混合。

图2 WLZ型无泄漏立式自吸泵结构

(2) 气液分离。在叶轮的作用下，气液混合物通过自吸盘极短的扩散通道(导流片)而减速，并被排到容积足够大的气液分离室中，在连接管上导流片的阻挡下，流速进一步降低。由于空气和液体的密度差极大，所以分布在水流内部的气泡便浮聚向上移动溢出液面，并从出水管排出。自吸盘有5—7个通道，相当于多台抽气机。

(3) 再循环过程。液体由于自身重力和叶轮进口负压吸力的原因从回流孔重新回到叶轮外缘与气体混合，另一部分则通过通气孔回到储液室。随着整个过程周而复始地进行，泵进水管内气体不断被抽出，因此出现相对真空，进水管内的水位就随之升高，直至把气体全部排尽，泵便完成自吸过程。

表2 3种水泵优缺点比较

(4) 输液过程。泵完成自吸过程后，自动转向输液过程，其工作过程和普通离心泵一致。水泵停机后，进、出水管内的液体由于重力回流，当泵体内的液体下降到连接气液分离室和储液室的通气孔处时，空气从通气孔进入储液室，破坏虹吸，保证虹吸作用不能将泵体内的液体抽干。并且，由于储液室内垂直向上的短管(弯管)有一定高度，类似U型管结构，在虹吸作用停止后，储液室内的液位比气液分离室液位高，储液室内的液体从通气孔向气液分离室回流淹没叶轮，确保下次启动无需注液。

4.6.2 自吸泵改造方案及实施

(1) 根据公司实际情况和改造现场建筑物结构，采用WLZ立式无泄漏自吸泵取代现有废水泵的改造方案。该自吸泵的相关参数如表3所示。

表3 WLZ立式无泄漏自吸泵相关参数

(2) 根据制定的改造方案，先对性能差的2号废水泵进行改造。由于新老设备安装尺寸不同，在拆除原2号废水泵泵体和基础后，需要重新制作新水泵基础，改造工作约耗时15天才完成。安装好新水泵及进出口管道后，新泵注水试运成功。交付运行使用后，运行人员反映新水泵启动上水率达到了100 %。

根据2号泵的改造经验，对1号泵进行改造仅耗时1周时间。试运成功后，启动上水率同样达到了100 %。

经过几个月的运行检验，2台废水泵均正常工作，达到了提高机组排水槽废水泵工作可靠性、降低故障率的目的。

5 结束语

改造方案及其他措施解决了机组排水槽1，2号废水泵工作不正常、影响机组安全经济运行的难题，消除了腐蚀性废水进入主变、氢库的安全隐患，实现了安全、经济效益双丰收。可将上述成功经验应用于化学专业的水处理废水池废水输送泵、生活污水处理回用水泵等自吸泵类设备，也可在电厂锅炉、汽机、脱硫、除灰、燃料设备中推广应用。

1 刘志勇.电厂化学设备检修[M].北京：中国电力出版社，2004.

2 陈志和，刘大光.600 MW超临界火力发电机组技术丛书[M].武汉：武汉大学出版社，2007.

2017-02-20。

陈增润(1962—)，男，工程师，主要从事电厂化学检修、电力监理等工作，email：hnkf007@126.com。

王喜林(1978—)，男，助理工程师，主要从事电厂化学检修、电力监理等工作。