两台凝泵并列运行时汽蚀分析及预防措施

官小文

（福建省鸿山热电有限责任公司，石狮 362700）

福建省鸿山热电有限责任公司汽轮机为东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的超临界抽凝供热汽轮机，型号为：C600/476-24.2/1.0/566/566，额定出力600 MW，单台机组额定工业抽汽量为600t/h，抽汽参数P=1.0MPa、T=350℃。每台机配置2台100%容量的凝结水泵，以#1机为例，1A凝泵变频运行，1B凝泵工频备用。

我公司每月4日定期进行1B凝泵工频试转工作，在严格按照《#1机1B凝泵工频试转操作卡》进行两台凝泵并列运行时，发现两台泵并列不久即发生汽蚀，而有时却没有发生，原因究竟在哪？有必要观察和分析发生汽蚀的情况。

1 凝结水系统汽蚀现象分析

2013年6月4日，两泵并列运行后发生汽蚀，当时#1机负荷450MW，供热量540t/h。两台泵并列之初，凝结水泵母管压力达到3.9MPa，不久即骤降到2.54MPa，两台泵电流也同时骤降；随后，凝结水母管压力更是降至1.348MPa，当1B凝泵停运后，汽蚀现象很快消失。图1为凝结水系统发生汽蚀时的厂级监控系统（SIS）曲线。

同样的汽蚀现象出现在7月4日，当时#1机负荷520MW，对外供热220t/h。与6月4日不同的是，在1B凝泵停运后压力才由2.5MPa骤降至1.33MPa

而9月4日1B凝泵试转时却没有发生汽蚀现象，当时#1机负荷450WM，供热320t/h。

图1 凝结水系统发生汽蚀时的厂级监控系统（SIS）曲线（6月4日）

图2 凝结水系统发生汽蚀时的厂级监控系统（SIS）曲线（7月4日）

由SIS曲线可以清楚发现，凡是两泵并列运行时发生汽蚀现象，凝结水泵入口母管负压都偏高。具体什么原因造成入口负压偏高，而且使短时间内负压从正常值变大呢？并列过程中工况稳定，凝汽器真空、水温基本无变化，对凝泵入口负压无影响，也未有诸如凝泵入口滤网压差高、泵体内聚集空气等影响因素。所以，笔者认为，主要原因是并泵过程中凝汽器水位持续降低，导致泵入口负压增加，入口汽蚀余量不足。

并泵的整个过程中SIS上凝汽器水位均达到设定值800mm。但有一个比较反常的现象，即操作时，当凝泵母管压力达到3.45MPa时，为减小并泵时凝结水母管压力过高的问题，需开启凝结水最小流量调节阀，而一旦开启最小流量调节阀，凝汽器水位即受到扰动持续攀升，超过水位设定值800mm，导致凝汽器三路补水调门迅速自动关闭至零，补水因此中断。由于机组在供热运行，每小时供热量可达540t，而此时凝汽器三个补水调门都已经自动关闭至零，水位应该快速下降才符合实际情况。基于此，判断#1机凝汽器水位不准。

此外，6月17日，#1机凝泵也发生汽蚀现象，当时#1机600MW纯凝工况运行，其凝汽器只有一路补水调门在自动补水，水位设定值800mm（水位500mm为低报警、1000mm为高报警）。当时，#1机汽水损耗有汽水管道疏水、辅汽至氨气汽化器用汽、吹灰用汽等，其中吹灰耗用汽量最多。随着吹灰系统暖管及空预器吹灰投入，在补水调门几乎没有开启情况下，SIS上凝汽器水位依然能维持不变，而凝泵入口负压缓慢增加，在90min内由-67kPa增加到-72kPa；此时凝泵出现汽蚀现象。当运行员发现凝泵出现汽蚀现象后，手动开启凝汽器补水调门至12%开度，很快凝泵入口负压数值下降，凝泵汽蚀现象消失，随后一直保持补水门6%左右开度，而SIS上水位依旧毫无变化。

理论上，当凝汽器无补水时，由于汽水损耗，凝汽器水位会逐步下降，导致泵入口负压增加，两者成正比关系。按照一个标准大气压为101.3kPa（对应水位高度为10336mm）；若负压从-67kPa下降至-72kPa，从曲线上看，这段时间凝汽器真空无变化，根据式（1）计算可得，水位应当相应下降510.2mm。

图3 凝结水系统未发生汽蚀时的厂级监控系统（SIS）曲线（9月4日）

图2 凝结水系统发生汽蚀时的厂级监控系统（SIS）曲线（6月17日）

假设当入口负压为-67kPa时，SIS上凝汽器真实水位为800mm，那么入口负压为-72kPa时，凝汽器真实水位应该是800-510.2=289.8mm。我厂凝泵保护跳闸条件中有一项是凝汽器水位低于200mm延时1s跳泵，此时的实际水位已接近保护跳泵条件。当凝泵汽蚀后，立即派人去现场查看凝汽器就地水位计，发现就地水位计在315mm，接近理论计算值289.8mm，正常运行时凝汽器SIS上和就地水位计显示都在800mm，这就验证了SIS水位计不准确。

2 凝泵汽蚀危害的预防措施

凝泵汽蚀的危害这里不做具体论述，运行上直接导致除氧器上水压力和流量骤降，严重影响机组的安全稳定运行。因此，从技术上提出切实可行的预防措施显得尤为重要，对此，笔者提出以下建议。

（1）在机组检修时对凝汽器水位测点进行改造，使之能够真实反映实际水位，尤其是在开启凝结水最小流量再循环调门的时候不发生大的扰动。理论上，再循环流量从凝汽器回流到凝汽器，凝汽器水位不会因此上升，但实际上，一旦开启凝结水最小流量再循环调门，凝汽器水位立即变大且不会降回到原水位。

（2）在并泵运行前，将凝汽器三路补水调门切手动控制，保持并列操作前的正常开度值，防止切换过程中需水位上升引起补水调门关闭而中断补水。并泵过程操作上缓慢进行，避免突然大幅度增加凝结水流量，并严密监视凝结水母管总流量不超限。

（3）1A凝泵升频率操作中严密监视凝泵入口负压，防止启动1B凝泵前负压就偏大。观察相关曲线发现，最小流量再循环调门开得越早，1A凝泵流量增加，则凝泵入口负压很快变大，启动1B凝泵后即有可能发生汽蚀。因此，在保证凝结水母管不超压下，迟开最小流量再循环调门，既能减少对水位的扰动，又能有效防止汽蚀产生。

（4）提高凝汽器水位设定值，凝汽器水位越高，凝泵入口负压越小，能够有效防止凝泵汽蚀。

3 结语

当数次发生凝泵汽蚀现象后，运行部门高度重视并提出技术解决方案，一是将凝汽器SIS上水位设定值由800mm提升至850mm；二是要求在执行凝泵并列运行前将凝汽器三路补水调门切手动控制，严防凝汽器实际水位偏低现象出现。通过这两项技术预防措施，在正常运行中和凝泵并列切换时均未再发生凝泵汽蚀现象。