给水泵汽蚀原因及处理措施

给水泵汽蚀原因及处理措施

贺立余

（上海电力能源科技有限公司 上海市 200245）

摘要：在发电机组中，锅炉给水泵作为重要的辅助设备发挥着重要作用。由于工业改革、产业化转型后，发电机组的容量增大，而且向着高参数方向进行了升级，因而在发电机组工况越来越复杂的情况下，锅炉给水泵的参数有所增大。但是，受到高温饱和水介质的影响，给水温度较高时，容易引发汽蚀问题。本文以此为出发点，剖析了锅炉给水泵汽蚀原因，提出了几点较有针对性的处理措施。

关键词：给水泵；汽蚀；原因；处理措施

以某热电公司为例，发电机组装有2台（1#、2#）多级离心泵作为主给水泵，型号均为12SB-T型，属于单壳体、分段式类型，该给水泵主要由轴承、轴承支承、转子、平衡装置、轴封、冷却方式等共同构成，首先，给水泵通过轴承内部的滑动轴承支承可以带动转子运行。其次，利用平衡套组成平衡装置平衡设备轴向力。第三，在填料密封结构形式下用填料压盖压紧填料箱内的高水基盘根，完成轴封。第四，主要通过外部冷却水完成冷却水的冷却处理。

1、给水泵概况

1.1主要参数

本热电厂使用的锅炉给水泵，主要性能参数如下：（1）扬程：800m；（2）出水流量：115m³/h；（3）进水温度：104℃；（4）必需汽蚀余量：6m；（5）除氧器中心标高：13.5m。 2021年11月，热电厂工作人员发现锅炉运行阶段，蒸汽流量每小时仅为120t，而且，对2台给水泵（1#泵或2#）中的某1台实施单独运行操作时，发现实际运行参数中的出口压力仅为5.8MPa，其余参数如下：（1）进口压力：0.14MPa；（2）平衡盘压力：0.17MPa；（3）电流：25A；（4）除氧器水位：1700m；（5）转速2900r/min。

1.2汽蚀发现过程

经与给水泵生产厂家联系，1周后由相关售后人员现场试验分析，结果发现蒸汽流量为119t/h，并且在蒸汽流量未发生变化的情况下，出口压力为6.0MPa，下降了1.0MPa。同时，在除去滤网后对1#给水泵进行二次试验，发现出口压力仍然不能达到7.4MPa。经仔细检查，发现进口位置存在异常响声、电流相对偏大。经返厂做进一步检修后售后人员反馈，存在明显汽蚀现象。其中，第一级导叶前盖板已经冲透，出口叶片也因冲刷出现了脱落、掉块现象，而且在中段内存在明显掉出的导叶。

2、汽蚀现象产生原因及影响

2.1汽蚀原因

给水泵中的汽蚀现象是一个具有综合特征的汽蚀过程，由于流体流经给水泵时存在流体压力降低的现象，所以在流体经过给水泵过流部件时，因流体饱和蒸汽压高于叶片附近流体压力，此时通过汽化会造成一定的气泡。当气泡在外界条件（如气体溶解、蒸汽凝结）作用下发生溃灭后，可以引发水锤作用，给局部的流部件产生侵蚀、破坏。从直接原因看，汽蚀现象是由给水泵中的局部压降低造成，进一步分析发现，除此之外，给水泵抗汽蚀性能设计差、泵内存在狭窄间隙、运行工况偏离设计值等，也会增加汽蚀现象的相关因素。

2.2汽蚀影响

从汽蚀现象产生的影响分析，首先，会造成给水泵流量下降、扬程降低、效用减小，严重时可造成工况中断、给水泵无法运行。其次，在汽蚀现象发生后，给水泵中的叶轮背面会形成一定数量的沟槽、斑点，随着使用时间的延长，流部件受侵蚀程度加重会引起叶片掉落现象，此时既不利于给水泵的安全、稳定，也会降低其工作性能。尤其是给水泵属于一个整体，通过系统控制进行运转，当汽蚀现象引发局部问题后，整个机组与连接管路也会逐渐出现振动现象，同时引发噪音，不仅会造成连接件松动与脱落，也会降低给水泵本身的密封性，最终阻碍其正常工作等。

4、汽蚀问题的处理措施

4.1增强抗汽蚀性能设计

为了从根本上解决给水泵的汽蚀问题，需要将重点放在抗汽蚀性能的研发设计上。具体措施如下：首先，应对给水泵抽水装置、汽蚀性能做进一步分析。在汽蚀性能设计方面，结合叶轮进口直径与叶轮盖板进口曲率半径、叶片进口宽度与位置及形状等构成要素，选择更加合理的叶轮结构设计。例如，在本次研究中，设计师可以通过加大首级叶轮颈部直径使第二临界汽蚀性能获得明显改善。同时，在叶轮尺寸设计方面，可以扩大进口边流道宽度，满足过大流量流经需要，并配套的结合导叶、导叶套、密封环等完成设计与组装工作。

其次，应选择静密封与动密封结构形式，增强吸入管路中的密封性，同时预防空气吸入的情况。同时，为了减少液流阻力损失，需要对吸入接管、吸入管路、吸入装置等进行综合分析，关联性设计。例如，本次研究中的给水泵吸入管径过小，容易引起较大的流液阻力，可以对其中的圆锥形状进行切削，改变吸入管喉部位置的形状，从而在扩大过流面积的情况下达到降低液流阻力损失。

4.2精准确定安装高程

处理给水泵汽蚀问题时，采用合理的水泵吸水管路布置方案可以起到减小汽蚀危害的效果。建议较优方案下，结合泵站设计，尽可能确保装置中的允许汽蚀余量低于装置汽蚀余量，这样水泵进口位置的允许吸上真空度会小于吸上真空度。同时，在考虑给水泵进水条件需求的情况下，应该配套的对进水构筑物中的水流稳定性进行合理控制，预防旋涡与不均匀情况的出现。另外，需要工作人员结合给水泵的校核要求，对其开展汽蚀安全性校核、变工况校核分析。从本次研究中的实践经验看，除以上两种常规校核外，对给水泵必须汽蚀余量进行校核时，应注重对最危险工况（如100%甩负荷工况）的分析，精准确定此时装置最小有效汽蚀余量，进而清晰界定最低要求下的必需汽蚀余量。这样，不仅能够保障装置运行工况进入到危急情况下存在一定的汽蚀富余量，也能够在较大程度上降低汽蚀现象的发生率，

4.3其它处理措施

除以上措施外，建议结合汽蚀现象发生的过程、关联的各项因素出发，全方位的开展给水泵优化处理。例如，在流部件方面存在明显的气泡锤击作用，容易引起侵蚀问题。此时就可以选择一些耐汽蚀的材料，或者采用环氧树脂等涂料相关流部件进行喷涂处理，从而使流部件表现的抗汽蚀性能获得有效提高。再如，通过设置常态化的运维管理方案，增强对给水泵汽蚀现象的检查、监测，并根据主要性能参数与实际运行参数建立给水泵运行数据库，进而通过数据采集、实时传输、有效存储、精准抽取、有效分析等，提高给水泵汽蚀现象的数据管理能力，预测其危害并加以预防等。

结束语

总之，给水泵汽蚀现象发生后会产生较大的危害，既不利于泵体本身的性能优势发挥，也会给相关的发电机组造成关联性影响。所以，为了有效解决给水泵汽蚀问题、降低其危害性影响，应该从防治结合的基本原则出发，一方面在设计层面，做好抗汽蚀性能设计。另一方面在安装高程、进水条件、运行工况设置方面应该做到精准、有效。另外，建议结合常态化的运维管理方案，对给水泵汽蚀现象开展有效监测，一旦发现汽蚀现象应该及时进行有效处理。

参考文献

[1]丁世琼."华龙一号"应急给水泵全汽蚀性能研究[J].探索科学,2021,13(4):339-340.

[2]樊鹏.汽轮机循环水泵汽蚀原因分析及防止建议[J].大科技,2020,17(32):159-160.

[3]许德忠,孔凡卓,黄冲,等.百万千瓦级核电站主给水泵组汽蚀寿命分析[J].水泵技术,2019,11(3):20-22.