透平同步排吸泵調試過程問題分析

史曉波，崔躍升

(國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

1 工藝概況

某燃氣蒸汽聯合循環電廠配備有3臺透平同步排吸泵作為整個電廠的補給水泵。3臺水泵均為沈陽某泵廠制造生產，其進口在泵體下方，進水管垂直向下布置，具體型式及參數見表1。

表1 補給水泵型式及參數

該泵配有自帶廠家專利技術：透平同步排吸。所謂的透平同步排吸技術，是指在泵啟動之前，利用配備的透平裝置，對泵的入口管道及泵體進行抽真空操作，將儲存在泵腔以及入口管道內的空氣排空，利用大氣壓的作用將水引上來充滿入口管道以及泵體，達到啟動主泵的必要條件，并利用射氣抽氣器的原理進行工作。該泵利用了抽真空技術將水充滿入口管道及泵體，免去了吸水泵入口管下方的底閥結構，首先減小了吸入管道的阻力，其次避免了入口底閥發生故障時帶來的不必要停機，另外，該設備啟動前不需要人工注水，泵房可以實現無人看守，減少人力操作[1]。

2 泵的啟停過程

2.1 啟動過程

按下A泵啟動按鈕，A、B、C透平電機間隔5 s分別啟動運行，A、B、C泵透平電磁閥與對應的透平電磁閥及對應的透平點擊同步依次通電打開，同時A泵電磁閥得電打開。

透平裝置進入引流狀態，當A泵液位傳感器(音叉)接觸到水后，全部透平電機停止工作，同時全部透平電磁閥失電關閉，同時給A泵發送啟動泵信號，若3 s內泵未啟動則啟動失敗，若啟動成功，主泵控制柜會顯示主泵運行信號。

2.2 停止過程

按下A泵停止按鈕，給主泵控制柜發送停泵信號，可以使A泵停止運行。A泵停運后，若另外2臺設備未投入運行或另外2臺設備的主泵已經成功啟動運行后，A泵進入排空模式。A泵電磁閥和A泵透平電磁閥在A泵停止與逆行后，延時30 s依次得電導通，開始排空狀態，排空時間為60 s，排空結束后A泵電磁閥和透平電磁閥失電關閉。

3 調試過程中問題分析及處理

3.1 補給水泵透平裝置抽真空失敗

3.1.1 現象及解決

初次啟動補給水泵過程中，B補給水泵液位傳感器始終無法動作，透平電機無法停止。同時抽真空母管上就地負壓表顯示負壓僅能達到0.029 MPa。懷疑B泵入口管道存在漏氣現象。后仔細檢查發現，泵入口管道繞行接頭法蘭漏氣，更換墊片后，再次啟動透平裝置抽真空正常。

3.1.2 預防措施

在管道安裝完成后，需要對整個入口管道進行打壓試驗，保證入口管道的嚴密性，從而順利利用透平裝置將水引入直至注滿泵體[2]。

3.2 補給水泵啟動失敗

3.2.1 現象及解決

補給水泵B透平引流結束，且液位傳感器動作后，透平全部停止工作，同時透平電磁閥關閉，但是主泵未啟動。后經過檢查發現化學PLC邏輯存在問題。該系統設計院設計泵的啟動邏輯需泵所帶就地控制柜與化學PLC同時配合，即液位傳感器將信號發至化學PLC，由化學PLC發出指令到電氣開關，從而補給水泵電機合閘。后修改化學PLC，再次啟動補給水泵B，主泵啟動成功。

3.2.2 預防措施

在設計初期，需將整個泵的控制全部設計到就地控制柜或者全部設計到化學PLC，將會避免該問題發生，同時也減小了控制邏輯的復雜程度。

3.3 補給水泵啟動后不能建立出口壓力

3.3.1 現象及原因分析

補給水泵B啟動后，發現其出口壓力首先為0.3 MPa，幾秒后迅速降為0，且此時其電流為45 A，與泵電機空載電流相差無幾。由此可見，此時泵處在空載狀態。從該現象中可以看出，泵在啟動之前泵體中已經充滿水了，但是在啟動后幾秒之內壓力瞬間降低到0，原因是泵的入口管道中沒有全部注滿水并存在空氣。該泵的入口管道抽水口到泵入口的水平距離是86 m，而垂直高度只有0.4 m，根據理論這個坡度足以使泵在引流狀態時其入口管道全部住滿水，且在排空狀態時泵體與管道中的水全部回流到河水中。但是由于其垂直高度落差只有0.4 m，在安裝過程中難免會有低點的存在。為了證明低點的存在，將泵入口撓性接頭解開，用強光手電照射，發現在入口管道中存在很多積水。由此可以判斷在啟動泵時實際上是管道的積水注滿了泵體，使液位傳感器動作，從而化學PLC發出啟動泵的指令，而此時入口管道內沒有全部注滿水還有空氣的存在，造成了泵在啟動瞬間出口壓力正常，而使幾秒之后出口壓力瞬間降為0。

3.3.2 解決辦法

入口取水管道豎直部分提高，豎直部分最高端低于給水泵葉輪中心線，將泵入口管道的抽真空管及音叉開關移到泵出口管道，在入口取水管豎直部分頂部安裝抽真空管連接到泵透平裝置，同時在抽真空裝置汽水分離器頂部安裝音叉開關[3]。具體如圖1所示。該措施可以防止在停泵時入口管道中的水倒流回到河水中，加快啟泵時的抽真空速度(首次啟泵除外)，減少啟泵時間。

修改泵的啟動程序。修改后的啟動程序如下：將透平啟動程序設置為保證泵A、B、C的真空，即當水位降到音叉開關2時自動啟動透平(具體啟動幾臺視情況而定，1對1或3對1)，當水位升到音叉開關1時，透平啟動停止。同時音叉開關2又作為化學PLC的啟動補給水泵允許信號。只有當音叉開關2信號發給化學PLC(即補給水泵中液位高于音叉開關2)，才能在化學控制室啟動補給水泵[4]。同時，取消了補給水泵的排空過程。

修改后的啟動程序配合更改后的系統可以保證補給水泵在任意時刻都處于備用狀態，在使用時可以立刻啟動補給水泵，較更改之前減少啟泵時間。

(a)改前系統

(b)改后系統圖1 補給水泵管路更改前后比較

3.3.3 預防措施

在設計過程中，盡可能減小入口管道的長度。若長度無法減小則加大入口管道的坡度，使泵在停止過程中回水流暢，入口管道不會存在積水的現象[5]。同時謹慎設計啟動及停止程序，在設計啟動及停止程序務必簡單方便且符合現場的要求。

3.4 出口門全開后壓力迅速降到0

在泵啟動正常后，邏輯設計為延時5 s全開出口電動蝶閥。但是在實際啟動過程中發現，當出口開度到40%時，泵的出口壓力以及流量已經到了額定工況。再繼續開出口蝶閥時，泵的電機出現過流現象。同時開出口門的速度過快會造成泵的出口壓力迅速降到0，造成掉泵現象的發生。

對于該問題，經過分析和討論，決定將出口電動蝶閥改為出口電動調節門。同時，將泵啟動后延時5 s聯鎖開出口門的邏輯取消，需在啟泵后運行人員根據泵的出口壓力及流量手動設定出口調節門的開度，同時在調整過程中需時刻監視補給水泵電機電流[6]。

4 結束語

通過調試過程中的多次試驗和分析，找到問題所在同時提出來解決辦法及預防措施。對于同類型的水泵遇到相似的問題，可以參考本文中給出的解決方法。同時在設計過程中應充分考慮實際情況，預防該類問題的出現。

參考文獻：

[1] 袁俊文，張富柱. 基于改進的給水泵最小流量閥控制策略[J]．東北電力技術，2016，37 (8)：47-49.

[2] 鮑慶昌. 給水泵入口壓力低故障分析與邏輯優化[J]. 東北電力技術，2016，37(7)：54-55.

[3] 張 寶，樊印龍，童小忠. 凝結水泵變速運行節能潛力分析[J]. 動力工程，2009，29(4)：384-388.

[4] 程俊驥. 泵與風機運行檢修[M]．北京：機械工業出版社，2012：13-19.

[5] 李 東. 300 MW機組雙速循環水泵并聯運行分析[J]. 東北電力技術，2016，37(2)：43-44.

[6] 金傳偉，毛宗源. 變頻調速技術在水泵控制系統中的應用[J]. 電子技術應用，2000(9)：38-39.