青海华电大通发电有限公司 青海省西宁市 810100
摘要：目前火电厂大型锅炉给水泵均装置进口压力低保护与低流量保护，因为保护所存在的内质问题及设计硬伤，运行过程若触发定值启动再循环阀，造成给水流量骤减，进而发生汽包水位低的情况。因此水泵机组节能改造中汽蚀问题的探究势在必行。
关键词：火电厂；锅炉给水泵机组；节能改造；汽蚀；探究.
水与汽能够互相转化，此为流体固有的物理定律，但是温度和压力是转化的前提，流体流动环节温度超过对应压力饱和温度时出现汽化，但是在压力提升环节，汽泡又被凝聚，此为汽蚀。汽蚀情况不但出现于水泵及水轮机等水力设备，在测量孔板与管路阀门等水力机制中均可能发生。不严重的汽蚀会导致水泵运行数据存在异常，提高水泵的设备磨损，但是严重的汽蚀会造成叶轮的损坏与工序中断，更有甚者会影响其他装置有效运行。文章将以火电厂锅炉给水泵机组节能改造中汽蚀问题的探究作为切入点，在此基础上予以深入的探究，相关内容如下所述。
1.再循环—低流量保护.
为了避免在低流量下由于摩擦造成发热致使水泵的汽蚀，再循环—低流量保护已是大型低比转速离心式水泵的指标配置，不过现阶段的再循环保护还存在一定的问题，通常处于过保护的状态，一般是这边给水泵还未汽蚀，那边汽包水位已发生“过低”的情况，因此导致为整台机组停运的问题。
常规的再循环保护均为二位机制，即再循环阀一致处在全开及全关的状态，此方式的优势为是控制相对便捷，阀门结构也不繁琐。不过也存在下述几点其缺点：（1）在运行环节，若循环门全开，会造成给水流量有一定程度的降低，致使汽包水位迅速降低，汽轮机负荷突升，扰动调节模块，而且给泵的流量要大于最低稳定流量，给泵处在过保护机制。（2）从机组启动的时候，直至给泵再循环完全关闭，给泵一致在过流量状态下，这样会造成一定的浪费情况。
为了规避此问题，我们拟定通过下述举措：依附于制造厂提供的最低流量作为被调量，不管哪一类因素在给水流量低于最低流量时，启动再循环门予以调节同时确保最低流量。正常运行环节，特别在额定负荷下，若再循环阀由于某种因素全开，而且不存在挽回的余地，若再循环伐阀处在调节状态，响应速度会加剧，而且不需要启动备用泵即可化险为夷。下述就为水泵的再循环保护进行深入的分析，水泵在低流量状态中需要保护，主要是为了避免叶轮各媒介间的摩擦，造成水温的升高致使水泵的汽蚀。假设，若给泵的流量不超过最低稳定流量，不过主泵的转速高，还会出现汽蚀情况吗？实际上，水泵的能量损失过程，最主要的即为圆盘摩擦损失与流动损失，后者与流量的平方为正相关，在小流量下流动损失相对较低，所以避免小流量下给泵的汽蚀的侧重点在于圆盘摩擦损失，其与转速的三次方成为正相关，和叶轮直径的五次方成为正相关。针对目前大型锅炉的给水泵，因为转速的增加，叶轮的尺寸偏低，级数也较低，针对一台已经投入运行的水泵，机械损失会受泵的转速所影响。
上述分析证实：给水泵最低稳定运行的流量，要依附于泵的圆盘摩擦损失，即为给水泵转速。因此我们分析出，在泵的转速减少，对应的最低稳定流量也会随之降低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
假设一个基准：以额定转速下最低稳定流量为基点，去计算在差异化转速下相对应的稳定流量，因为是一台泵，其原理基本相近，即得出下述结论：Q0即为额定工况下的最低稳定流量，Q1即n1转速下的最低稳定流量，n0即为泵的额定转速，通过上述我们分析在所有转速n1下的最低稳定流量即为：Q1=（n1/ n0）3 Q0
假设电厂七号机给水泵的最低稳定流量每小时一百四十八吨，额定转每分钟伍仟贰佰转，若给水泵转速减少至每分钟四千转，那么相应的最低稳定流量为每小时Q1=六十五吨，若转速减少至每分钟三千转，那么最低稳定流量为每小时Q1≈三十吨。
此时给水泵仅以流量为指标信号启动给水泵再循环，很明显处在过保护状态。为了深化给水泵的再循环即低流量保护，那么就要串入水泵的转速信号同时进行计算。若再循环阀加入至模拟调节，那么阀门的磨损是不可避免的，更有甚者会导致内漏，所以在组态上进行区分，仅在机组处在较高的负荷下才可以参与调节。
2.进口压力低保护
为了降低给水泵的叶轮尺寸与级数，减少圆盘摩擦损失，目前锅炉给水泵转速逐渐增加，叶轮进出口圆周速度有明显的提升，为匹配于水泵进口速度的改变，仅根据除氧器高度已无法提供有效的汽蚀余量，所以大型给水泵择取抗汽蚀性能优异的前置泵去提供水泵汽蚀余量，为了避免主泵汽蚀，个别制造商又构建了主泵进口压力低保护，下文将予以进一步分析。
汽蚀余量为泵内的一个结构数值，只与吸入室结构及叶轮入口大小及形状等造成的压力损失等有关。在运行环节，汽蚀余量还与流量存在联系，流量高则所需的汽蚀余量就越多，所以标注的汽蚀余量即为泵最大流量下的参数。实际运行环节只要装置给出的汽蚀余量超过泵须汽蚀余量，同时有富裕，才能够确保泵在运行环节不出现汽蚀。
以某电厂七号和八号机为例：除氧设备提供的安装高度为十二米，前置泵的扬程与除氧设备的安装高度，主泵提供的汽蚀余量超过一百米，主泵须汽蚀余量仅为二十八米。要使主给水泵超过“潜伏”的汽蚀状态，那么流量一定要提高两倍，也就是每小时一千吨，这在运行环节是不会发生的，所以装置的安装与设计就确保了泵在运行环节不会出现由于装置余量不足而造成的汽蚀。也就是设置泵进口压力低保护是没有必要的，同时经十万小时的运行也印证了此问题，给水泵进口压力最低处未出现任何的汽蚀情况。
以往设计的七八号机给水泵进口压力低保护，通常在启动初期由于除氧设备压力低可能出现误动作问题。在启动环节，除氧设备温度低处于过冷状态，若将温度的过冷换算为高度，那么就会超过八米，这等于将除氧设备提升了八米，启动环节前置泵与主泵更加的稳定，因此通过主泵进口压力低作为防汽蚀保护措施完全没有必要。
3.总结.
汽蚀即为泵运行环节需要避免的一个问题，不过我们也可以将其利用，初期的三百兆瓦机组的凝结水泵长时间工作在汽蚀状态，依附于汽蚀去自动调节凝汽设备水位，这不但便捷稳定，同时具有一定的节能效果。在发电厂，汽蚀所产生的影响大多会体现于工艺流程，不过汽蚀的转换十分迅速，稍微改变外部的状态，泵会第一时间脱离汽蚀，针对锅炉给水泵而言，若过于顾及泵的汽蚀余量，那么势必会增加工艺流程在运行中潜藏的隐患。
参考文献
[1].李兴平,张永,徐海东,将大华,王玉君,李庆淼,白安坤,常景彩,李峰;十里泉电厂300MW机组循环水泵改造的可行性分析[J];山东电力技术;2013年06期
[2].李林;;阳泉第二发电厂3#、4#炉300MW“W”型火焰锅炉水循环设备优化初探[J];重庆电力高等专科学校学报;2016年02期
[3].陈谋万;;沙角C电厂660MW机组凝结水泵变频改造经济性分析[A];全国火电大机组（600MW级）竞赛第十届年会论文集[C];2016年
[4].王俊启;李江海;;2×1025t/h锅炉风烟系统的改造及经济效益分析[A];全国火电大机组（300MW级）竞赛第33届年会论文集[C];2014年
[5].张存才;;GWT58型液力偶合器水平振动大原因分析[A];全国火电100MW级机组技术协作会第三届年会论文集[C];2014年
论文作者:张志录
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第7期
论文发表时间:2017/9/5
标签：流量论文; 水泵论文; 转速论文; 余量论文; 给水泵论文; 机组论文; 最低论文; 《电力设备管理》2017年第7期论文;