何琦
中国轻工业成都设计工程有限公司 四川省成都市 610015
【摘要】：以泰国某电站凝结水泵发生振动和噪音超标为例，通过各方面分析和故障排除，并针对其管道压降和汽蚀余量的计算进行分析，查找原因并进行整改。
【关键词】：电厂 凝结水泵 振动 噪音 汽蚀
0引言
由我公司设计的泰国某生物质电站配置了一台24MW凝汽式汽轮机，并由我公司选型配套了两台流量为88.2m3/h，扬程为12.9Bar，必需汽蚀余量(NPSH)r为1400mm的凝结水泵两台，一用一备。在机组调试过程中，发生了振动和噪音超标的情况，并伴有出口压力表摆动。针对此情况，进行了故障分析和排除。
1汽轮机和凝结水泵基本情况
我公司设计的泰国某生物质电站配置了一台24MW凝汽式汽轮机，汽轮机参数如下：
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根据汽轮机参数和凝汽器出口管道布置，我公司选型两台凝结水泵，一用一备，参数如下：
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由于业主的要求，项目的凝结水泵无法下挖至0m层以下，只能布置在汽机间地面层，凝汽器最低液位至凝结水泵进口中心线的高差为2089mm，管道的压降计算值为593mmH2O，计算必需汽蚀余量(NPSH)r为1496mmH2O，因此在泵的选择过程中，选择了(NPSH)r<1400mm的凝结水泵，凝结水泵出厂试验实测(NPSH)r为1377mm和1396mm。
2故障情况和分析
在机组试运行过程中，发生了振动和噪音超标的情况，主要现象如下：
?凝结水泵泵体振动值#1凝结水泵水平振动6.4丝，2#凝结水泵振动水平振动4.8丝
?两台凝结水泵运行过程中均出现噪音过大的情况，1m处噪音为90~93dB
?凝结水泵出口压力表摆动异常，在1.2MPa左右较剧烈摆动
?单台泵在低流量时候运行正常，且电流无波动，压力无波动
根据故障情况，初步分析结论是凝结水泵出现轻微汽蚀现象，分析主要原因如下：
1.在凝结水泵安装过程中，因为基础位置与设计不符，凝结水管道布置变更，改变了三通的布置，增加了弯头，使得入口管段压降增加
2.在安装过程中，发现凝结水泵入口接口尺寸与技术协议不同，技术协议中为DN200，实际到货为DN150，现场工程师未考虑太多，增加了DN200/DN150同心大小头，同时入口Y型过滤器也为DN150，压降与原设计DN200相比也有增加；
由于1和2点变更，沿程设计压降增加了约325mm H2O，详细对比数据如下，（其中管件主要为：90°弯头一只，DN200等径三通一只，DN200闸阀一只，DN200/DN150大小头一只）：
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在此情况下，汽蚀点到了1171mm，低于了凝结水泵实测的1377mm和1396mm必需汽蚀余量，产生了汽蚀。
在接下来一些现场测量和对泵拆开来看的情况下，以下的情况表明汽蚀的情况并不严重：
1.汽蚀发生时，除噪声和振动以外，由于大量汽泡堵塞流道的过流截面而使流量下降（流道越小越严重），同时改变了水流速度和方向，降低了流体从叶轮叶片所获能量，大大减小了水泵的扬程。但是据现场反应，单台水泵运行时可以带汽机满负荷，没有流量和扬程降低的情况。
2.出口压力表在1.3MPa左右剧烈摆动，但是并不是一直这样，在不摆动的时候稳定在1.2MP上下，此时振动和噪音也大。
3.由于大量气泡不断地产生、破裂带来高速冲击，形成极大脉动冲击力，反复不断作用在水泵流道表面，产生局部疲劳和微小裂缝，后者促进着汽蚀的发展，使金属组成部分被击破与剥落。但将本项目泵拆开之后，诱导轮和叶轮表面无明显汽蚀表现。
本项目泵拆开后： 汽蚀泵（网络图片）：
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3故障排除和整改
根据以上情况判断，凝结水泵发生轻微汽蚀，因此整改方向主要考虑以下三个方面：
1.基础重新开挖并重新安装找平，水泵布置标高下移800~1000，安装标高为-0.600~-0.800，使得汽蚀余量完全满足要求；
2.对进口管道进行整改，降低管道压降，满足汽蚀余量要求；
3.更换一台汽蚀余量约1m的水泵。
根据汽机基础的设计和现场条件，不具备将凝结水泵下挖的条件，而更换泵周期太长，因此主要整改方案确定为对入口管路进行修改，修改方案如下：
1.Y型过滤器的当量长度一般情况下为30~40m，其公称直径有DN200变为DN150后，流速从0.69m/s增加到1.23m/s，阻力也由94mmH2O增加到了392mmH2O，对凝结水泵进口压力的影响巨大。考虑到Y型过滤器主要是在试运行阶段过滤凝汽器和凝结水泵进口管道和管件阀门等内部的杂质，在稳定运行后汽机凝结水基本不会有杂质，因此取消进口Y型过滤器，降低管道压损；
2.凝结水泵进口大小头由同心大小头改为偏心大小头，并在进口预留月500mm的直管段；
3.在凝结水泵进口增加软接头，避免系统部分的振动传递到凝结水泵上；
4.运行过程中适当提高凝汽器热井的液位，这样可以将泵入口的静压头提高 0.1~0.2 米。
5.凝结水泵原底座为型钢焊接底座，结构刚性和稳定性不足，因此将底座的型钢部分浇筑混凝土至型钢支架顶部。
在采取了以上整改措施后，凝结水泵振动和噪音明显减少，满足系统运行的要求。
4结语
凝结水泵的汽蚀一直是热电站设计中容易出现问题的一个环节，设计人员在凝结水泵的选型和布置过程中，应在合理范围内尽量降低凝结水泵的不知高度，并在必需汽蚀余量的选择过程中考虑足够的余量，避免接近汽蚀余量上限的情况；在管道设计过程中，也应该更多的关注降低管道压降，选择合适的管件阀门，计算时选择合适的流速和当量长度，保证计算的准确性。
参考文献：
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[2]DL/T5366-2014 《发电厂汽水管道应力计算技术规程》
[3]DL/T 5054-2016 《火力发电厂汽水管道设计规范》
[4]中小型热电联产工程设计手册 编写组《中小型热电联产工程设计手册》中国电力出版社
[5]朱澄，火电厂凝结水泵振动原因分析及处理[J]，电子制作 2013-16-219