江邊補水泵出力低原因分析及改造方案

李橋明，周文專

（韶關市坪石發(fā)電廠有限公司（B廠），廣東 韶關　512229）

江邊補水泵出力低原因分析及改造方案

李橋明，周文專

（韶關市坪石發(fā)電廠有限公司（B廠），廣東 韶關512229）

介紹了某火電廠江邊補水泵的參數，同時對補水泵葉輪產生氣蝕現象及補水泵出力低的原因進行了分析，提出了加大補水泵的葉輪直徑來增大補水泵出力的改造方案，改造后的補水泵不僅提高了出力，也節(jié)約了廠用電，達到了改造目的。

補水泵；氣蝕；出力；葉輪直徑；改造

1　補水泵概況

2014年4月，某火電廠江邊補水泵房新安裝了3臺雙吸單級離心泵，補水泵參數如表1所示。

表1　補水泵參數

在汛期，江邊河水水位最高達黃海高程154.5 m，補水泵入口倒灌高度較高，達+7.3 m，3臺補水泵運行正常，出力基本滿足機組運行需要。而在枯水期，江邊河水水位下降，當水位最低到黃海高程144.2 m時，機組出現用水困難的現象，3臺補水泵同時并聯(lián)運行也不能滿足機組運行需要，被迫關小冷卻塔排污門運行；同時江邊補水泵出現啟動困難的現象，遇雜物堵住部分葉輪流道時，出力最低，電流僅約14 A。

2　補水泵葉輪氣蝕原因分析

該電廠江邊補水泵經過一段時間的運行后，解體檢查其葉輪，發(fā)現葉輪流道入口葉片有輕微汽蝕現象。補水泵的安裝如圖1所示。校驗其幾何安裝高度：實際的補水泵入口管幾何安裝高度為3.7 m，補水泵允許吸上真高度［Hs］=5.5 m，則補水泵入口管允許幾何安裝高度［Hg］=［Hs］-vs2/2 g-hw=5.23-0.142-0.5=4.5 m。

由此可知，實際的補水泵入口管幾何安裝高度（3.7 m）小于補水泵入口管允許幾何安裝高度（4.5 m）。因此，實際的補水泵入口管幾何安裝高度是合適的，在此工況下運行補水泵不應該發(fā)生汽蝕現象。

此后，該電廠檢修人員對江邊補水泵前池進行檢查，發(fā)現補水泵前池積有較深的淤泥，前池進水2道濾網上卡有許多雜物。因此，可以判斷引起補水泵葉輪輕微汽蝕的原因為進口有雜物堵塞。

3　補水泵出力低原因分析

補水泵在枯水期運行時，泵入口的水源在泵入口中心線以下3m處，電機的電流最大值為18 A，P=3IUcosΦ=1.732×18×6 000×0.87= 162.7 kW，為額定功率250 kW的65 %。補水泵在汛期運行時，泵入口被水源淹沒高達7.5 m，電機的電流最大值為21 A，P=3×I×U×cosΦ= 1.732×21×6 000×0.87=189.9 kW，為額定功率250 kW的76 %。

圖1　補水泵安裝示意

根據上述情況分析可知：DFSS350-13/4型雙吸單級離心泵吸入液體需要在入口有倒灌高度的液面下運行，當在有吸程高度的情況下運行時，泵的出力達不到銘牌額定值，不能滿足江水自然漲落情況下機組運行的需要。

4　補水泵改造方案

該電廠檢修技術人員發(fā)現，補水泵在汛期運行時仍有24 %的出力空間，仔細檢查泵體結構，發(fā)現葉輪圓周有55 mm的間隙。根據泵與風機原理及相似定律（葉片的切割與加長）可知：葉輪直徑加大10 %對補水泵的效率幾乎沒有影響，因此可通過加大補水泵的葉輪直徑來增大補水泵出力，以滿足電廠安全生產需要。

4.1計算分析

補水泵切割定律如下。

公式1：Q2/Q1=（D2/D1）2。其中：Q1為葉輪直徑加大前流量；Q2為葉輪直徑加大后流量；D1為加大前葉輪直徑；D2為加大后葉輪直徑。

公式2：H2/H1=（D2/D1）2。其中：H1為葉輪直徑加大前揚程；H2為葉輪直徑加大后揚程。

公式3：P2/P1=（D2/D1）4。其中：P1為葉輪直徑加大前軸功率；P2為葉輪直徑加大后軸功率。

由于補水泵實際功率N1=Pη。其中：P為電機實際功率；η為傳動效率因數，η=0.98?？傻肗1=162.7×0.98=159.4 kW。由補水泵實際效率公式N/N1=η1/η2（N為補水泵銘牌功率；N1為補水泵實際功率；η1為補水泵銘牌效率因數，η2為補水泵實際效率因數）可知，250/159.4=0.88/ η2，即η2=0.56。

由流量計算公式N1=γQ1H1/1 000η2（γ=9 800為水重度，N/m3；Q1為葉輪直徑加大前流量）可知：

159.4=9800×Q1×43/1000×0.56；

Q1=0.21m3/s=756 m3/h。

原補水泵葉輪的直徑為405 mm，考慮到必須使電機不過載（含汛期運行時），將補水泵的出力增加到電機額定功率的95 %。按切割定律公式1：Q2=Q1（D2/D1）2，經過計算得出，當葉輪直徑為435 mm時，補水泵的出力Q2將增加到945 m3/h，能滿足電廠用戶的需要。

4.2安裝及試運行情況

采購符合標準的新葉輪進廠驗收合格后（葉輪出口葉片角度保持不變），將新葉輪運至現場（實際到廠的葉輪直徑因制造工藝問題改為431 mm）。保持原補水泵其他部件不變，拆除舊葉輪及密封環(huán)，更換安裝新葉輪及密封環(huán)。

啟動試運行新安裝的補水泵，泵體、軸承振動、響聲正常，軸承溫升合格。單臺補水泵在枯水期的運行參數為：電機電流25 A，泵出口壓力0.49 MPa，泵流量1 060 m3/h。由此可見，其補水流量基本滿足機組出力要求，滿足電廠生產需要，達到了改造目的。

5　結束語

改造后，經計算年節(jié)約費用約為18萬元。通過技術人員對電廠江邊補水泵出力不足的原因分析，找出最合適的改造方法，節(jié)省了改造費用，提高了江邊補水泵的出力，節(jié)約了廠用電，切實解決了電廠用水困難的問題，達到了改造的目的。

《電力安全技術》投稿簡則

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2016-05-22。

李橋明（1981-），男，大專，主要從事汽輪機及其設備檢修工作，email：294579174@qq.com。

周文專（1974-），男，工程師，主要從事熱機設備檢修及管理工作。