循环水泵汽蚀分析及处理

马岩昕

(黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000)

循环水泵汽蚀分析及处理

马岩昕

(黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000)

循环水泵汽蚀严重影响着循环水泵的效率和使用寿命。通过分析循环水泵产生汽蚀的原因，论述循环水泵汽蚀的查找方法、处理过程及解决办法，结合现场实际情况，提出了防止循环水泵汽蚀的措施，以延长循环水泵的使用寿命。

循环水泵；汽蚀；轴承；解决方法

1 循环水泵系统概况

某电厂有2台300 MW机组共安装4台循环水泵，2台机组的循环水母管采用联络方式运行，循环水泵及电机的主要参数如表1所示。循环水系统的流程为：嫩江水—江岸泵—反应沉淀池—冷却水塔—拦污栅及清污机—循环水泵—液控出口蝶阀—凝汽器及辅机—循环水压力回水管—冷却水塔(蒸发一部分)。

表1 循环水泵及电机的主要参数

2 循环水泵汽蚀的概念

在循环水泵工作时，如某一部位压力降低到与水温相应的汽化压力时，水就会在该处发生汽化。汽化形成的气泡从低压区流向高压区，并在高压作用下破灭，高压水以极高的速度流向气泡原先占据的空间，产生巨大的冲击力。水泵内反复地出现液体汽化和凝聚过程而引起金属表面受到破坏的现象即为水泵汽蚀。

水泵汽蚀是由水的汽化引起的。水的汽化与温度、压力相关。在一定压力下，当温度升高到一定数值时，水开始汽化；在一定温度下，当压力降低到一定数值时，水同样会汽化。

当循环水泵发生汽蚀时，出口压力下降，电流波动并下降，振动增大，水泵内有异声。

3 循环水泵发生汽蚀的危害

(1) 循环水泵发生汽蚀时，由于气泡的破裂和高速水流的冲击，会引起噪声和振动；而循环水泵的振动又会促使气泡的产生和破灭，2者的相互作用可能引起汽蚀共振。

(2) 循环水泵在汽蚀下运行，气泡破灭时液体填补原气泡空间产生的巨大冲击力，频繁打击在过流部件上，使材料疲劳，产生机械剥蚀。同时，在液体汽化的过程中溶解于液体中的空气被析出，析出空气中的氧气借助汽蚀产生的热量，对材料产生化学腐蚀。两者的共同作用，使材料受到破坏。

(3) 循环水泵内汽蚀严重时，产生的大量气泡会占据流道空间，从而使流体从叶片中获得的能量减少，导致泵的扬程下降、效率降低，甚至使泵的出水中断。

4 循环水泵汽蚀故障情况

某电厂2台300 MW机组于2012年建成投产，2015年开始出现循环水泵电流下降(最大由182 A降至171 A)、循环水泵电流波动(经常波动值是5 A左右)、循环水泵内有异音、循环水泵出口管振动、循环水泵出口压力下降(出口压力由0.22 MPa最大下降至0.18 MPa)等汽蚀现象。循环水泵发生汽蚀后的损坏情况如图1所示。

图1 循环水泵发生汽蚀的损坏情况

5 循环水泵汽蚀发生主要原因

(1) 叶面汽蚀。叶面汽蚀主要是因为循环水泵安装位置过高，泵吸入口处有空气。气泡的形成和破灭多发生在叶片的正面和背面、前轮盘内表面处以及叶片的根部。

(2) 间隙汽蚀。水泵内的水流通过突然变窄的间隙时，速度增加，局部压力下降时，也会产生汽蚀。如在轴流泵叶片外缘及泵壳之间的间隙内、离心泵密封环与叶轮外缘的间隙处，由于叶轮进水侧与出水侧的压差很大，导致高速回流，造成局部压降，引起间隙汽蚀。

(3) 涡带汽蚀。由于集水池、进水流道设计不良或水泵在非设计条件下工作，也可能在叶轮的下方产生自上而下的带状漩涡(简称“涡带”)，当涡带中心压力低于汽化压力时，该涡带即成为汽蚀带。

(4) 粗糙汽蚀。水流经过泵内凸凹不平的内壁面和过流部件时，在突出物的下游也容易产生局部负压而引发粗糙汽蚀。

(5) 轴承磨损或松动。

(6) 叶轮堵塞或损坏。

(7) 循环水泵的吸入管和填料密封漏气。

6 循环水泵汽蚀原因排查

(1) 叶面汽蚀排查。当循环水泵运行时，开启振动大的循环水泵泵体放空气门，排出大量的水；但循环水泵仍然有振动、电流摆动及出口压力下降现象。就地测量冷却水塔水位为1.81 m。分析认为循环水泵泵体放空气门根部空气还未排净。提高冷却水塔水位至1.81 m以上后，停止振动大的循环水泵，重新向循环水泵注水。当循环水泵泵体放空气门见水后，再启动循环水泵，振动消失，循环水泵电流、出口压力正常。故确认冷却水塔水位在1.81 m以上时，才能将循环水泵的水注至循环水泵泵体放空气门根部，才能保证循环水泵内的空气全部排出。

(2) 间隙汽蚀排查。停止循环水泵后，检查循环水泵内没有变窄的间隙，故排除间隙汽蚀。

(3) 涡带汽蚀排查。检查集水池，进水流道设计良好，无带状漩涡，故排除涡带汽蚀。

(4) 粗糙汽蚀排查。对发生汽蚀的循环水泵解体检查，发现原来铸铁的循环水泵轴承及叶片表面有大量的凸凹不平，引起了粗糙汽蚀。

(5) 检查循环水泵轴承，无磨损或松动。

(6) 拆开发生汽蚀的循环水泵泵体后，发现有杂物在循环水泵泵体内，造成了叶轮堵塞。

(7) 检查发现循环水泵的吸入管和密封填料有漏气现象。

7 采取的措施

(1) 确保冷却水塔水位高于1.81 m，并增加循环水泵放空气次数。因设计的循环水泵基础相对较高，只有在冷却水塔水位超过1.81 m时，水才能注至泵体放空气门的根部；一旦冷却水塔水位低于1.81 m，空气极易进入泵内。为此，必须确保冷却塔水位高于1.81 m，并且每隔2 h对循环水泵泵体放空气1次，待放空气门见水后停止。

(2) 更换轴承、打磨流道。为了提高循环水泵轴承的抗汽蚀性，将铸铁轴承改为强度和硬度高、韧性和化学稳定性好的钢轴承；为了提高流道表面光洁度，对流道进行打磨和清理，以提高通流部分抗汽蚀性能。

(3) 加装滤网并及时清扫。为了防止各种杂物进入循环水泵内，在循环水泵入口清污机前加装1道滤网，并根据滤网前后压差，及时清扫。

(4) 修复循环水泵吸入管的漏气处，并及时更新填料。

8 措施实施效果

采取上述措施后，消除了循泵的汽蚀问题。采取措施前后循泵运行参数对比如表2所示。

表2 循环水泵运行参数对比

9 结束语

通过分析循环水系统的组成，排查循环水泵汽蚀的原因，经现场调查、研究，提出了循环水泵轴承更换为钢轴承、在循环水泵清污机前加装滤网、提高对应循环水泵的冷却水塔水位在1.81 m以上等措施，解决了循环水泵的汽蚀问题，保证了机组的安全运行。

1  华中电网有限公司培训中心.300 MW火电机组集控运  行[M].北京：中国电力出版社，2005.

2  罗剑斌，卢一兵，刘占辉，等.660 MW超超临界锅炉  给水泵振动故障诊断[J].电力安全技术，2012，14(2)：  12-14.

2017-02-12。

马岩昕(1968—)，男，高级工程师，主要从事发电部节能、汽轮机、化学运行管理方面的工作，email：hdmayanxin@126.com。