(珠海深能洪湾电力有限公司 广东省珠海市 519000)
摘要：本文通过量化计算的方式得出不同循环水池液位下，对循环水泵安全性及机组经济性两方面的影响，从而提高电厂的水资源利用率，达到节能减排的目的。
某厂配备四台主循环水泵和两台燃机冷却水泵，循环水泵将循环水池的水升压后通过循环水总管供往各用户。升温后的循环水经过冷却塔冷却散热回至循环水池，进入下一轮循环。循环水池的液位控制则是电厂日常运行工作中的重要环节，确保机组的安全运行以及水资源的充分利用。
一、循环水池液位控制存在的问题
循环水系统主要是向汽机凝汽器提供冷却水，冷凝汽机排汽，同时还向9E燃机闭式冷却器、汽机滑油冷却器及汽机发电机空气冷却器提供冷却水。我厂循环水池设有液位变送器，通过循环水补水泵和溢流阀来控制水池液位，补给水来自全厂工业水管网。在机组停运后，循环水管网中的水会逐步回流至循环水池，锅炉泵组冷却的工业水经锅炉降温池潜水泵，也将回收到循环水池。整个过程持续数小时，导致冷却水液位过高，超过循环水池溢流口，造成水资源的大量浪费。
二、泵组汽蚀余量及安装高度的计算
1、泵的汽蚀余量
泵在运转中，若其过流部分的局部区域因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧的缩小以致破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿，此过程称为泵的汽蚀过程。
泵的抗汽蚀性能的主要参数便是汽蚀余量，又称净正吸头。NPSHr（必需汽蚀余量）表征泵进口部分的压力降，其物理意义表示液体在泵进口部分压力下降的程度，其与装置参数无关，只与泵进口部分的运动参数，在运行参数在一定转速和流量下由几何参数决定的。对既定泵，无论何种液体，在一定转速和流量下流过泵进口，因速度大小相同故均有相同的压力降，NPSHr相同。所以NPSHr和液体的性质无关。NPSHr越小，表示压力降小，要求装置必须提供的NPSHa（有效汽蚀余量）小，因而泵的抗汽蚀性能越好。
该厂配备四台800S-24循环泵，采用单级双吸，轴向中开式离心泵，具有水力模型优秀、高效节能、维护保养方便等特点。循环泵参数范围：流量7000m3/h，扬程24m，电机功率630KW，必需汽蚀余量9m（厂家数据，我厂规程中定为8.5m），泵进口径0.8m，泵出口径0.7m，叶轮名义直径0.658m。
2、泵的实际吸程 的计算公式：
应用上式计算所得：若Hg值为正，表示泵的实际最大吸上高度；若Hg值为负，表示最小进口压力水头。我厂配备两台燃机冷却水泵，其功率、尺寸、管径均远小于四台循环水泵，本文暂不做具体汽蚀余量和实际吸程的计算。
由计算结果可知，即使是循环水在极限温度40℃时，我厂泵组仍可保持0.038m的微正吸程。根据实地测量得知，在循环水池液位显示3.85m时，循环水池液位高过循环水泵进口管道上沿1.25m，泵体位置实际高过入口管道，叶轮名义直径0.658m，计算得出的循环水泵避免汽蚀的理论安全水位在3.25m。考虑到循环水池的位移，测量的误差等因素，对此结果进行0.5NPSHr修正，得出循环水泵避免汽蚀的相对安全水位是3.7m。此计算结果也与我厂机组黑启动时循环水泵在3.6m时出力开始明显下降的运行状态相吻合。
三、循环水池最低液位
循环水系统主要是向汽机凝汽器提供冷却水，冷凝进入凝汽器的汽机排汽。同时还向燃机闭式冷却器、汽机滑油冷却器及汽机发电机空气冷却器提供冷却水，向锅炉定排扩容器降温池、汽机全厂扩容器降温池提供减温水。循环水补给水来自全厂工业水管网，受限于工业水池的水位和三台循环水补水泵的功率，循环水池液位无法短时间内迅速补充上来。
在日常启机时，循环水系统用水量增大，循环水位下降较快。根据以往运行经验所得，我厂正常启动两台循环水泵至汽机并网，循环水池液位降低最大约0.15m。机组运行时另有两台循环水泵应急备用，结合上面计算的循环水泵避免汽蚀的相对安全水位3.7m，那么我厂循环水池最低液位控制在3.85m以上较合理。
四、优化方案
根据以往运行数据得出，机组解列至第二天机组启动，循环水回流和锅炉降温池工业水回收会导致循环水池液位提升0.25m左右，实地测量显示循环水池左侧液位变送器LT3108在4.13m时开始溢流，右侧液位变送器LT3107在4.14m时开始溢流。
因此建议运行部门优化循环水系统运行方式，运行班组在执行机组停机前，将液位保持在3.85m~3.9m之间即可，在锅炉打循环结束后切至3#工业水泵运行。以此优化运行方式，既保证了机组设备的运行安全，同时避免循环水池的大量溢流，减少水资源的浪费。
注：执行此方案时，需要确保锅炉降温池排污泵可靠运行，充分回收工业水至循环水池，如排污泵故障，则应作出相应调整。同时此方案主要是为了减少循环水池在停机后的溢流，从而达到节能节水的目的，在机组正常运行时，不建议将水位设置过低。
作者简介：
周亮（1990-），男，广东珠海人，助理工程师，珠海深能洪湾电力有限公司，运行主管工程师。
参考文献
[1]李文广;固液两相流泵装置汽蚀余量计算[J];流体机械;1993年04期
[2]牟介刚;张生昌;邓鸿英;郑水华;;离心泵汽蚀判据的研究[J];农业机械学报;2006年09期
[3]程智卿;大型火力发电厂循环水泵系统与基础结构振动性能分析[D];西安建筑科技大学;2008年
论文作者:周亮
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/21
标签：水池论文; 水泵论文; 汽机论文; 液位论文; 余量论文; 机组论文; 液体论文; 《电力设备》2019年第10期论文;