透平同步排吸泵调试过程问题分析

史晓波，崔跃升

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

1 工艺概况

某燃气蒸汽联合循环电厂配备有3台透平同步排吸泵作为整个电厂的补给水泵。3台水泵均为沈阳某泵厂制造生产，其进口在泵体下方，进水管垂直向下布置，具体型式及参数见表1。

表1 补给水泵型式及参数

该泵配有自带厂家专利技术：透平同步排吸。所谓的透平同步排吸技术，是指在泵启动之前，利用配备的透平装置，对泵的入口管道及泵体进行抽真空操作，将储存在泵腔以及入口管道内的空气排空，利用大气压的作用将水引上来充满入口管道以及泵体，达到启动主泵的必要条件，并利用射气抽气器的原理进行工作。该泵利用了抽真空技术将水充满入口管道及泵体，免去了吸水泵入口管下方的底阀结构，首先减小了吸入管道的阻力，其次避免了入口底阀发生故障时带来的不必要停机，另外，该设备启动前不需要人工注水，泵房可以实现无人看守，减少人力操作[1]。

2 泵的启停过程

2.1 启动过程

按下A泵启动按钮，A、B、C透平电机间隔5 s分别启动运行，A、B、C泵透平电磁阀与对应的透平电磁阀及对应的透平点击同步依次通电打开，同时A泵电磁阀得电打开。

透平装置进入引流状态，当A泵液位传感器(音叉)接触到水后，全部透平电机停止工作，同时全部透平电磁阀失电关闭，同时给A泵发送启动泵信号，若3 s内泵未启动则启动失败，若启动成功，主泵控制柜会显示主泵运行信号。

2.2 停止过程

按下A泵停止按钮，给主泵控制柜发送停泵信号，可以使A泵停止运行。A泵停运后，若另外2台设备未投入运行或另外2台设备的主泵已经成功启动运行后，A泵进入排空模式。A泵电磁阀和A泵透平电磁阀在A泵停止与逆行后，延时30 s依次得电导通，开始排空状态，排空时间为60 s，排空结束后A泵电磁阀和透平电磁阀失电关闭。

3 调试过程中问题分析及处理

3.1 补给水泵透平装置抽真空失败

3.1.1 现象及解决

初次启动补给水泵过程中，B补给水泵液位传感器始终无法动作，透平电机无法停止。同时抽真空母管上就地负压表显示负压仅能达到0.029 MPa。怀疑B泵入口管道存在漏气现象。后仔细检查发现，泵入口管道绕行接头法兰漏气，更换垫片后，再次启动透平装置抽真空正常。

3.1.2 预防措施

在管道安装完成后，需要对整个入口管道进行打压试验，保证入口管道的严密性，从而顺利利用透平装置将水引入直至注满泵体[2]。

3.2 补给水泵启动失败

3.2.1 现象及解决

补给水泵B透平引流结束，且液位传感器动作后，透平全部停止工作，同时透平电磁阀关闭，但是主泵未启动。后经过检查发现化学PLC逻辑存在问题。该系统设计院设计泵的启动逻辑需泵所带就地控制柜与化学PLC同时配合，即液位传感器将信号发至化学PLC，由化学PLC发出指令到电气开关，从而补给水泵电机合闸。后修改化学PLC，再次启动补给水泵B，主泵启动成功。

3.2.2 预防措施

在设计初期，需将整个泵的控制全部设计到就地控制柜或者全部设计到化学PLC，将会避免该问题发生，同时也减小了控制逻辑的复杂程度。

3.3 补给水泵启动后不能建立出口压力

3.3.1 现象及原因分析

补给水泵B启动后，发现其出口压力首先为0.3 MPa，几秒后迅速降为0，且此时其电流为45 A，与泵电机空载电流相差无几。由此可见，此时泵处在空载状态。从该现象中可以看出，泵在启动之前泵体中已经充满水了，但是在启动后几秒之内压力瞬间降低到0，原因是泵的入口管道中没有全部注满水并存在空气。该泵的入口管道抽水口到泵入口的水平距离是86 m，而垂直高度只有0.4 m，根据理论这个坡度足以使泵在引流状态时其入口管道全部住满水，且在排空状态时泵体与管道中的水全部回流到河水中。但是由于其垂直高度落差只有0.4 m，在安装过程中难免会有低点的存在。为了证明低点的存在，将泵入口挠性接头解开，用强光手电照射，发现在入口管道中存在很多积水。由此可以判断在启动泵时实际上是管道的积水注满了泵体，使液位传感器动作，从而化学PLC发出启动泵的指令，而此时入口管道内没有全部注满水还有空气的存在，造成了泵在启动瞬间出口压力正常，而使几秒之后出口压力瞬间降为0。

3.3.2 解决办法

入口取水管道竖直部分提高，竖直部分最高端低于给水泵叶轮中心线，将泵入口管道的抽真空管及音叉开关移到泵出口管道，在入口取水管竖直部分顶部安装抽真空管连接到泵透平装置，同时在抽真空装置汽水分离器顶部安装音叉开关[3]。具体如图1所示。该措施可以防止在停泵时入口管道中的水倒流回到河水中，加快启泵时的抽真空速度(首次启泵除外)，减少启泵时间。

修改泵的启动程序。修改后的启动程序如下：将透平启动程序设置为保证泵A、B、C的真空，即当水位降到音叉开关2时自动启动透平(具体启动几台视情况而定，1对1或3对1)，当水位升到音叉开关1时，透平启动停止。同时音叉开关2又作为化学PLC的启动补给水泵允许信号。只有当音叉开关2信号发给化学PLC(即补给水泵中液位高于音叉开关2)，才能在化学控制室启动补给水泵[4]。同时，取消了补给水泵的排空过程。

修改后的启动程序配合更改后的系统可以保证补给水泵在任意时刻都处于备用状态，在使用时可以立刻启动补给水泵，较更改之前减少启泵时间。

(a)改前系统

(b)改后系统图1 补给水泵管路更改前后比较

3.3.3 预防措施

在设计过程中，尽可能减小入口管道的长度。若长度无法减小则加大入口管道的坡度，使泵在停止过程中回水流畅，入口管道不会存在积水的现象[5]。同时谨慎设计启动及停止程序，在设计启动及停止程序务必简单方便且符合现场的要求。

3.4 出口门全开后压力迅速降到0

在泵启动正常后，逻辑设计为延时5 s全开出口电动蝶阀。但是在实际启动过程中发现，当出口开度到40%时，泵的出口压力以及流量已经到了额定工况。再继续开出口蝶阀时，泵的电机出现过流现象。同时开出口门的速度过快会造成泵的出口压力迅速降到0，造成掉泵现象的发生。

对于该问题，经过分析和讨论，决定将出口电动蝶阀改为出口电动调节门。同时，将泵启动后延时5 s联锁开出口门的逻辑取消，需在启泵后运行人员根据泵的出口压力及流量手动设定出口调节门的开度，同时在调整过程中需时刻监视补给水泵电机电流[6]。

4 结束语

通过调试过程中的多次试验和分析，找到问题所在同时提出来解决办法及预防措施。对于同类型的水泵遇到相似的问题，可以参考本文中给出的解决方法。同时在设计过程中应充分考虑实际情况，预防该类问题的出现。

参考文献：

[1] 袁俊文，张富柱. 基于改进的给水泵最小流量阀控制策略[J]．东北电力技术，2016，37 (8)：47-49.

[2] 鲍庆昌. 给水泵入口压力低故障分析与逻辑优化[J]. 东北电力技术，2016，37(7)：54-55.

[3] 张 宝，樊印龙，童小忠. 凝结水泵变速运行节能潜力分析[J]. 动力工程，2009，29(4)：384-388.

[4] 程俊骥. 泵与风机运行检修[M]．北京：机械工业出版社，2012：13-19.

[5] 李 东. 300 MW机组双速循环水泵并联运行分析[J]. 东北电力技术，2016，37(2)：43-44.

[6] 金传伟，毛宗源. 变频调速技术在水泵控制系统中的应用[J]. 电子技术应用，2000(9)：38-39.