鍋爐給水泵汽蝕原因分析及解決措施

河南省 鄭州市鄭州電力機(jī)械廠 翁 凱

徐州金山橋熱電有限公司2 臺(tái)主給水泵使用的是鄭州電力機(jī)械廠生產(chǎn)的12SB-T 型鍋爐給水泵，該泵為單殼體、分段式、多級(jí)離心泵。轉(zhuǎn)子依靠位于軸承內(nèi)的2 個(gè)滑動(dòng)軸承支承，軸承采用油環(huán)甩油的自然潤(rùn)滑方式；平衡裝置由依靠軸套螺母固定在軸上的平衡盤和裝在平衡室蓋內(nèi)的平衡套組成，用以自動(dòng)平衡給水泵的軸向力；軸封采用填料密封結(jié)構(gòu)形式，在水封體處設(shè)有密封填料箱，填料箱內(nèi)裝有高水基盤根，并用填料壓蓋將它壓緊；冷卻方式為外部冷卻水冷卻。鍋爐給水泵主要性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 鍋爐給水泵主要性能參數(shù)

2012年9月，根據(jù)客戶反饋，公司2 臺(tái)鍋爐運(yùn)行時(shí)蒸汽流量共120 t/h，單獨(dú)運(yùn)行6#或7#給水泵時(shí)，出口壓力只有5.8 MPa，滿足不了鍋爐上水量。鍋爐給水泵實(shí)際運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 鍋爐給水泵實(shí)際運(yùn)行參數(shù)

2012年10月，在售后服務(wù)人員的見(jiàn)證下，鍋爐給水泵進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該泵出力達(dá)不到銘牌上的參數(shù)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)流量在119 t/h 時(shí)，出口壓力由7.0 MPa 降至6.0 MPa，壓力降低，而流量沒(méi)有變化。6#給水泵去掉濾網(wǎng)再次進(jìn)行試驗(yàn)，出口壓力低于7.4 MPa，電流依然偏大，進(jìn)口處有異音。返廠檢修發(fā)現(xiàn)，第一級(jí)導(dǎo)葉前蓋板沖透，出口葉片沖刷掉塊，導(dǎo)葉從中段內(nèi)掉出，有明顯的汽蝕現(xiàn)場(chǎng)。

一、鍋爐給水泵汽蝕產(chǎn)生的原因及影響

1.汽蝕的概念及常見(jiàn)原因。由于流體流經(jīng)泵的過(guò)流部件過(guò)程中，隨著流體壓力的降低，當(dāng)在葉片附近流體的壓力降低到低于流體本身的飽和蒸汽壓時(shí)，流體便會(huì)汽化產(chǎn)生氣泡。隨著氣泡繼續(xù)增大，在氣體溶解、蒸汽凝結(jié)等外界條件下潰滅消失，從而引起局部水錘作用，對(duì)過(guò)流部件造成侵蝕破壞。這種伴有氣泡產(chǎn)生、破滅、沖擊、腐蝕的綜合過(guò)程，被稱為泵的汽蝕過(guò)程。

泵內(nèi)局部壓力降低到水的汽化壓力是產(chǎn)生汽蝕的直接原因，泵吸上高度過(guò)大、泵偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行、水泵過(guò)流部件材和泵本身抗氣蝕性能較差、泵內(nèi)水流經(jīng)過(guò)狹窄的間隙等原因均會(huì)降低泵內(nèi)局部壓力。

2.汽蝕現(xiàn)象對(duì)離心泵本身的影響。

（1）會(huì)降低泵的流量、揚(yáng)程和效率。隨汽蝕現(xiàn)象的發(fā)展，這種影響會(huì)逐漸加劇，當(dāng)汽蝕區(qū)占據(jù)葉輪的整個(gè)過(guò)流通道時(shí)，就會(huì)使離心泵產(chǎn)生工況中斷，從而導(dǎo)致離心泵不能正常工作。

（2）會(huì)引起泵的過(guò)流部件，特別是葉輪的背后產(chǎn)生斑點(diǎn)和溝槽。時(shí)間一長(zhǎng)，就會(huì)使過(guò)流部件受到破壞，使葉片斷裂脫落，輕者會(huì)降低泵的工作性能指標(biāo)，影響工作穩(wěn)定性，重者會(huì)破壞泵的正常工作。

（3）會(huì)造成整個(gè)機(jī)組及其連接管路的劇烈振動(dòng)。劇烈振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪音，影響可拆零件的連接和泵的密封性，還會(huì)造成材料疲勞破環(huán)，從而降低了離心泵安全運(yùn)行的可靠性。

二、減輕和防治汽蝕鍋爐給水泵的措施

水泵的汽蝕是由水泵本身的汽蝕性能和抽水裝置的使用條件決定的。為防止水泵汽蝕，一方面應(yīng)提高水泵自身的抗氣蝕性能，另一方面則應(yīng)合理布置水泵的吸水管路系。一定程度的汽蝕是不可避免的，因此，減輕和防治汽蝕尤為重要。

1.正確地確定水泵安裝高程。在設(shè)計(jì)泵站時(shí)，要使裝置汽蝕余量大于水泵的允許汽蝕余量，水泵進(jìn)口處的吸上真空度小于水泵的允許吸上真空度。

2.要有良好的進(jìn)水條件。進(jìn)水建筑物內(nèi)的水流要平穩(wěn)、均勻，不產(chǎn)生漩渦。

3.提高泵本身的抗氣蝕性能。要充分考慮葉輪進(jìn)口直徑、葉片進(jìn)口寬度、葉輪蓋板進(jìn)口部分曲率半徑、葉片進(jìn)口邊的位置和葉片進(jìn)口部分的形狀、葉片進(jìn)口沖角、葉片進(jìn)口厚度、平衡孔、光潔度等因素對(duì)水泵抗氣蝕能力的影響。

4.采用耐汽蝕材料和涂料。在發(fā)生汽蝕的部位涂一層環(huán)氧樹(shù)脂，可以提高葉輪表面的抗氣蝕性能，減輕葉輪表面被汽蝕破壞的程度。

三、可行性方案

在離心泵設(shè)計(jì)時(shí)，要準(zhǔn)確計(jì)算泵的汽蝕性能，以保證在工作范圍內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生汽蝕，還可以采用一些結(jié)構(gòu)與工藝措施來(lái)提高離心泵的汽蝕性能。如，采用合理的葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以提高葉輪的抗氣蝕性能；采用良好的靜密封與動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，以提高吸入管路密封性和防止吸入空氣；采用良好的抗腐蝕和抗侵蝕材料，以增加過(guò)流部件的抗氣蝕性能；提高過(guò)流部件表面的加工精度和光潔度，以減小液流的摩擦損失；正確設(shè)計(jì)吸入接管和吸入管路，以減少液流的阻力損失等。

四、結(jié)論

1.由于吸入管口徑較小，形狀為圓錐形，過(guò)流面積小，液流阻力大。因此可切削吸入管喉部區(qū)域，以增大過(guò)流面積。

2.加大首級(jí)葉輪頸部直徑，提高第二臨界汽蝕性能，進(jìn)而提高泵的汽蝕性能；并加大首級(jí)葉輪進(jìn)口邊的流道寬度，增加葉輪過(guò)流量，能改善離心泵的汽蝕性能。根據(jù)新首級(jí)葉輪的尺寸配上導(dǎo)葉、密封環(huán)及導(dǎo)葉套，按正常組裝工藝進(jìn)行組裝。

采用上述措施后，在泵啟動(dòng)后，對(duì)泵的出力情況進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)性能達(dá)到泵的銘牌參數(shù)，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。