凝结水泵出力突然下降的原因分析及对策

洪立

(广东粤电靖海发电有限公司，广东 惠来 515200)

0 引言

在火力发电厂的热力循环过程中，凝结水泵担负着将凝汽器热井中的凝结水输送到除氧器的任务，如果凝结水泵不能正常工作，热井内的凝结水将无法输送到除氧器，严重时将导致热力循环破坏而使机组被迫停运。在惠来电厂#3，#4 1 000 MW超临界机组调试过程中，凝结水泵出力多次突然下降，导致凝结水泵出口母管压力和除氧器水位下降，严重影响机组安全运行。

1 设备概况

惠来电厂#3，#4机组凝结水系统每台机组配有3台50% 锅炉最大连续蒸发量(BMCR)的电动高压变频调速凝结水泵，正常运行时采用2台运行、1台备用的运行方式。凝结水泵型号为NLT400－500×5S，具体参数见表1。

表1 凝结水泵性能参数

2 凝结水泵出力突然下降事故经过

惠来电厂#3机组在试运行期间，多次出现凝结水泵出力突然下降的异常事件，下面列举2个典型案例加以介绍。

2.1 凝结水泵入口滤网堵塞严重限制出力

机组负荷500 MW，3A，3B凝结水泵变频运行，3C凝结水泵变频备用，除氧器水位主、副调节阀投自动(控制除氧器水位)，3A，3B凝结水泵变频器投自动(控制凝结水泵出口母管压力)。在机组逐渐升负荷至800 MW的过程中，凝结水泵出口母管压力由2.5 MPa快速下降至1.7 MPa，备用3C凝结水泵联启，3A，3B凝结水泵转速自动升高至额定转速1480 r/min，但电流均有所下降，凝结水流量下降，除氧器水位呈下降趋势。运行值班员发现后，立即快速减负荷，机组负荷降至600 MW时，凝结水泵出口母管压力恢复正常，凝结水泵转速下降，电流升高，除氧器水位逐渐恢复正常。

笔者分析认为，造成凝结水泵出力下降的原因是凝结水泵入口滤网堵塞导致凝结水泵发生汽蚀。新机组在运输、安装过程中，系统管道内会残存大量的杂质及氧化物，机组分步试运行时，高压加热器、低压加热器及其抽汽管道内的杂质无法被冲走，机组在整组启动试运行期间，这些杂质及氧化物将被冲刷、剥落进入凝汽器，部分杂质进入凝结水泵入口管道，最终附着在凝结水泵入口滤网上。

2.2 凝结水泵检修后恢复备用时运行泵工作异常

机组负荷500MW时，检修人员办理热机工作票《3A凝结水泵入口滤网清理》。工作结束后，检修人员清理现场，与运行值班员办理工作结束手续。运行操作人员在3A凝结水泵恢复备用过程中，首先投入凝结水泵密封水，然后逐渐开启凝结水泵抽空气手动门，3B，3C凝结水泵突然发出刺耳的噪声，集控室画面显示凝结水泵出口母管压力突然下降，凝结水泵转速自动升高至1480r/min，电流下降。就地操作人员立即将3A凝结水泵抽空气手动门完全关闭并汇报主值班员。此时，凝结水泵出口母管压力恢复正常，凝结水泵自动转速下降，电流升高。

笔者分析认为，造成凝结水泵出力下降的原因是运行凝结水泵进空气。该机组凝结水泵入口流道最高点设有脱气口接至凝汽器，且3台凝结水泵抽空气管汇合成1根管道进入凝汽器，当3A凝结水泵抽空气门开启时，由于凝汽器真空的作用，泵体内大量空气进入抽空气母管，从而被3B，3C凝结水泵吸进入口管道，引起凝结水泵出力下降。

3 凝结水泵出力突然下降的原因分析

凝结水泵运行工况的最大特点是水泵入口接自凝汽器，入口工作压力为负压，工质为饱和水。当凝结水泵运行时，其入口管道为负压区;当凝结水泵备用时，水泵入口至出口逆止门前均为负压区。凝结水泵出力下降的原因主要有:

(1)凝结水泵汽蚀，包括凝汽器水位突降、入口水温过高、入口阀门故障或入口滤网堵塞。

(2)凝结水泵负压区漏空气。

(3)凝结水泵本体机械故障(叶轮损坏等)。

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(4)凝结水泵电动机故障(电动机缺相运行等)。

下面结合惠来电厂#3机组调试期间凝结水泵出力突然下降的异常事件进行分析。

3.1 凝结水泵汽蚀

水泵在运转过程中，由于某种原因，某一局部位置的压力等于或低于水温相对应的汽化压力时，水就会在该处发生汽化，大量的蒸汽及溶解在水中的气体逸出，形成许多蒸汽与气体混合的小气泡。当汽气随同水流从低压区流向高压区时，气泡在高压的作用下迅速凝结而破裂。在气泡破裂的瞬间，产生局部空穴，高压水以极高的速度流向这些原来被气泡所占据的空间，形成一个冲击力。这种气泡的形成、发展和破裂以至材料受到破坏的全部过程，称为汽蚀。开始发生汽化时，因为只有少量气泡，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，这种汽蚀称为潜伏汽蚀。当汽化发展到一定程度时，气泡大量聚集，叶轮流道被气泡严重堵塞，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［1］。

当凝结水泵的有效汽蚀余量小于泵的必需汽蚀余量时，泵入口压力将低于汽化压力，此时，水泵内将发生汽蚀。

凝结水泵的必需汽蚀余量由水泵本身的汽蚀性能确定。对同一台泵来说，泵的汽蚀余量与转速的平方成正比，当泵的转速提高时，汽蚀余量增加。

在该案例中，凝结水泵入口滤网堵塞，节流损失增大，凝结水泵入口管路总的流动损失增加，有效汽蚀余量下降，接近或略低于凝结水泵必需汽蚀余量时，凝结水泵将发生轻微汽蚀，处于潜伏汽蚀阶段。机组加负荷过程中，凝结水流量增加，凝结水泵入口管路流动损失与流量的平方成比例增加，有效汽蚀余量大幅下降，低于凝结水泵必需汽蚀余量，凝结水泵将发生严重汽蚀，引起泵出力下降并出现明显的噪声和振动。另外，凝结水泵出力下降后，导致凝结水泵出口母管压力下降，凝结水泵转速自动升高，泵的必需汽蚀余量增加，从而加剧了凝结水泵的汽蚀。

3.2 凝结水泵进空气

离心泵在运转过程中，若泵内积存有空气，由于空气的密度很小，叶轮转动时产生的离心力很小，因而叶轮中心区所形成的负压很小而不足以吸入液体，故不能输送介质，这种现象称为气缚。

在该案例中，3A凝结水泵检修后，泵入口管道充满空气，运行操作人员将该凝结水泵恢复备用的过程中，首先投入密封水，然后开启3A凝结水泵抽空气门，此时由于凝汽器真空的作用，3A凝结水泵进口管道内大量空气被抽进凝汽器，同时通过抽空气管道进入3B，3C凝结水泵，导致泵出现气缚现象，引起凝结水泵出力下降并出现振动和异音。

若凝结水泵检修隔离措施执行不到位(入口电动门关闭不严、抽空气手动门关闭不严等)，也会导致运行泵进空气而发生气缚现象。

4 防范措施

通过对以上异常事件的分析，结合多年的运行经验，总结出以下防范措施:

(1)机组在调试期间，高压加热器、低压加热器系统投运后，应严密监视凝结水泵运行情况并定期轮换清理入口滤网，保证滤网清洁。

(2)机组在运行中发生凝结水泵出力下降的异常事件时，应果断快速减负荷并及时查找原因、消除故障。

(3)凝结水泵在隔离操作时，应先将进、出口电动门及抽空气手动门关闭严密，然后关闭密封水供水手动门。在进行滤网放水操作时，应指派专人现场监视，观察运行泵工作情况，若开启滤网排空门发现往里面吸气，应立即停止放水，关闭排空门，查明原因(有可能入口电动门或抽空气门关闭不严)。

(4)凝结水泵在检修过程中，应严密监视运行中凝结水泵电流、出口压力及凝汽器真空度的变化情况，发现异常时及时安排人员就地检查。

(5)凝结水泵检修后恢复备用时，应先投入凝结水泵密封水，然后临时关闭运行凝结水泵抽空气手动门，开启该凝结水泵抽空气手动门对凝结水泵体抽真空，待凝结水泵入口压力表显示与凝汽器真空度一致时，全开该凝结水泵抽空气手动门并逐渐开启凝结水泵入口电动门对凝结水泵体进行注水，确认凝汽器真空无异常后，再开启运行凝结水泵抽空气手动门。

(6)凝结水泵正常运行或备用时，应确认抽空气门处于开启状态。

(7)建议在凝结水泵入口管道加装1根注水管，水源为化学除盐水，便于凝结水泵检修后进行注水排空。在采用凝汽器抽真空的方法进行泵体排空时，大量空气会进入凝汽器内，从而大大增加凝结水溶氧量，不利于凝结水系统安全运行。

5 结论

结合惠来电厂#3机组整组试运期间出现的凝结水泵出力突然下降的异常事件，分析了凝结水泵出力突然下降的原因，结合凝结水泵汽蚀和进空气2种典型事故，提出了切实可行的处理方法和防范措施，供运行人员参考。

［1］郭立君，何川.泵与风机［M］.3版.北京:中国电力出版社，2004:93－100.