关键词：参数变化 离心泵 运行影响
1.引言
随着汽轮发电机组单机容量和蒸汽参数的提高，电站的热经济性不仅依赖于机组木身，而目还依赖于热系统中辅助系统的配置和运行方式。由于电网容量的迅速增大，昼夜之间负荷的差值也就越来越大，大容量机组参加调峰的问题已经迫在眉睫。因此除了要求机组在额定工况下有较高的经济性外，同时还要求汽轮机组适应变压运行和滑压运行的工作方式。因此电厂辅机设备的运行参数也将随之改变。如在电厂回热加热系统中的疏水泵（一种离心泵）就是一个重要的辅助设备，其是电厂的重要组成部分。它通过将疏水引入加热器内加热凝结水和给水，提高给水温度，同时减少进入凝汽器的排汽量，从而减少热损失，提高电厂的热效率。采用疏水泵连接的给水回热系统是提高电厂效率的有效措施，但由于低压加热器疏水具有吸入压力和吸入温度比较高的特点，从而造成疏水泵的工作条件较差，很容易发生汽蚀现象，使维护工作量增加。再如CPR1000压水堆核电机组中的主给水泵，通过从除氧器中取水向蒸汽发生器中供水，在机组出现大幅度快速甩负荷时，除氧器的压力和水位将快速变化，这种变化也对主给水泵的安全运行带来了威胁。
2.离心泵汽蚀基本理论
2.1 离心泵发生汽蚀过程
离心泵发生汽蚀的过程是由于压头不足，造成液体沸腾汽化，产生大量的汽泡，这些汽泡随即被液流带到高压区，由于汽泡内是汽化压力，而汽泡周围又大于汽化压力，这就产生了压力差，在这个压差的作用下，汽泡受压便迅速缩小、溃灭而重新凝结成液体。在凝结过程中使局部的地方产生了剧烈的、高频率的、高冲击力的水击。如果这些汽泡是在叶片或轮盖等金属表面附近破灭而凝结，则其周围液体将直接冲击在金属表面上，象无数的小弹头一样，连续打击在零件表面上。经测定，在产生水击的点上，压力可达几百个大气压，频率可达25000/s。在压力很大、频率极高的连续打击下，金属材料将逐渐因疲劳而破坏，象这种汽泡不断形成、生长、溃灭、凝结、冲击导致材料受到破坏的过程，总称为汽蚀现象。
2.2 离心泵的有效汽蚀余量和必须汽蚀余量
有效汽蚀余量又称为装置汽蚀余量，由泵安装条件所确定的汽蚀余量。它是指为使泵内不发生汽蚀而正常运转，在叶轮吸入口处的全压应具有超过该液体温度所相应的汽化压头的富裕量。
必需汽蚀余量是指对于给定的泵，在给定转速和流量下必需的汽蚀余量值，其值由设计制造时给出。
根据离心泵汽蚀理论，离心泵是否发生汽蚀受到泵本身和吸入装置两个方面的影响。因此要使泵不发生汽蚀，在泵运行过程中，我们就需要保证泵的有效汽蚀余量（装置汽蚀余量）大于其设计制造的值。
3.机组参数变化对离心泵运行的影响
在发电厂中，由于输送的是饱和或接近饱和的水，给水泵、疏水泵等设备在运行中是极易发生汽蚀。在电厂设计、制造和安装过程中都会考虑到该问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是在电厂机组参数快速变化中的某些工况下，比如汽轮机组快速甩负荷过程中，运行中的各类离心泵是否能保证其运行参数负荷其设计参数，从而保证泵的安全稳定运行呢？如果出现了局部的压力降低到等于或小于水温对应下的汽化压力时，水就会在该局部区域发生汽化。开始发生汽化时，因为只有少量汽泡，叶轮流道堵塞不严重，对泵的正常工作没有明显影响，泵的外部性能也没有明显变化，这种尚未影响到泵外部性能时的汽蚀称为潜伏汽蚀。泵长期在潜伏汽蚀工况下工作时，泵的材料仍要受到剥蚀，影响它的使用寿命。当汽化发展到一定程度时，汽泡大量聚集，叶轮流道被汽泡严重堵塞，致使汽蚀进一步发展，影响到泵的外部特性，导致泵难以维持正常运行。综上所述，汽蚀对泵产生了诸多危害的影响。
1)汽蚀对流道材料的破坏作用。离心泵在汽蚀状态下运行时，发生汽蚀的部位开始时产生一些点蚀、凹坑，严重时会使金属烂成蜂窝状或海绵状，甚至整块脱落，叶片和盖板被蚀穿等。剧烈的汽蚀可使一台新泵只工作一两个月就不能使用了严重地降低了泵的寿命因此泵的流道一般选用较致密的韧性较好的材料制作，如青铜、不锈钢等，同时尽可能把流道打磨光滑，以提高材料的抗汽蚀性能。
2)汽蚀对泵性能的影响。离心泵开始发生汽蚀时，汽泡不多，汽蚀区域较小，对泵的正常运行和性能没有明显影响，也不易被人们察觉。但随着汽蚀的持续发展，汽泡大量产生，“堵塞”叶轮流道，破坏液流的连续性，导致泵的流量、扬程、功率、效率显著下降，出现所谓“断裂”工况。反映在性能曲线上会储量流量不再增大而呈突然的急速迭降，性能“断裂”的程度与泵的比转速有关。低比转速泵性能急速下降，高比转速泵性能下降较为缓慢。因为低比转速泵的叶轮流道较长，汽蚀一旦发生，很容易一下子就使流道被大量的汽泡所遮掩，造成液流中断，导致泵的扬程、功率、效率的迅速下降。
3)汽蚀使泵产生振动和噪音。当泵在运行中发生汽蚀时，汽泡在液体压力高的地方迅速缩小和溃灭时，液体质点互相冲击，会产生各种频率的噪音。在汽蚀严重时，可以听到泵内有“劈劈”“啪啪”的爆炸声，导致机组的振动，机组的振动又将促使泵内更多的汽泡的生成和溃灭，互相激励，最后导致机器的强烈振动，有的学者称此为汽蚀共振想想这种现象一旦发生，不但降低泵的使用寿命，严重时将使整个机组破坏而使泵无法工作。
4.结论
本文通过对影响离心泵安全稳定运行的最常见因素—汽蚀现象的分析，阐述了电厂机组参数变化期间对离心泵运行的影响，主要表现为：
（1）泵的性能突然下降；
（2）泵产生振动及噪音；
（3）泵的过流部分产生破坏。
由此可知，汽蚀严重地威胁着泵的正常运转，它是影响泵向高速发展的主要障碍。预防和减轻汽蚀，除了水泵的设计、制造等方面加以改善外。从电厂使用者角度讲还应从泵站的规划设计和运行管理等方面加以考虑。如：确定水泵安装过程时，应使水泵在任何情况下，使装置汽蚀余量大于水泵的必需汽蚀余量；正确设计进水池，进水池内的水流要平稳均匀， 不产生涡流和偏流；减小吸入损失。为此可以设法增加管径，尽量减小管路长度，减少弯头和附件等，以减小水头损失，提高装置汽蚀余量；提高泵进口的压力，给水泵进水管道增压；减小等一些列措施。
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论文作者:陈治君
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 20期
论文发表时间:2020/3/16
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