提高给水泵再循环门动作可靠性

摘 要：由于汽蚀现象会降低给水泵的性能，使之不能正常工作，本文通过将压力开关改为差压变送器来使给水泵再循环门动作可靠性提高，从而降低汽蚀现象的发生频率。

关键词：再循环门；汽蚀

中图分类号：TK233.52 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 22-0000-02

火力发电厂做功的过程是依靠水的循环（即经过处理的水和凝结水由除氧器除氧后经给水泵加压送到锅炉，在锅炉内受热产生蒸汽，蒸汽在汽轮机内膨胀做功后经冷凝器冷凝为水，并如此循环往复）来实现的。在整个循环过程中，给水泵的安全运行是实现这个循环的关键。给水泵的出水量是随锅炉负荷而变化的。在启动时或在负荷很低时，给水泵很可能在给水量很小或给水量为零的情况下运行，液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡。流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。给水泵在运转中，若其流过部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致给水泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作，同时汽蚀时传递到叶轮及泵壳的冲击波，加上液体中微量溶解的氧对金属化学腐蚀的共同作用，在一定时间后，可使其表面出现斑痕及裂缝，甚至呈海绵状逐步脱落；发生汽蚀时，还会发出噪声，进而使泵体振动；同时由于蒸汽的生成使得液体的表观密度下降，于是液体实际流量、出口压力和效率都下降，严重时可导致完全不能输出液体。

为防止上述现象的发生。大型火力发电机组的给水泵运行都必须保持一定的特性曲线，为保证其安全运行必须使其工作在特定的区间，所以给水泵都安装有最小流量再循环调节阀，简称再循环阀或最小流量阀，安装在给水泵出口管道的支管上，接入除氧器。以保证在任何情况下都必须有一个最基本的流量，也就是给水泵的最小流量。当机组启动或者低负荷运行时，锅炉给水量需要量很小或不需要流量时，就会打开再循环阀，（一般为额定流量的30%左右）将一部分水返回除氧器水箱，以保证有一定的水量通过给水泵，而不致使泵内水温升高而汽化。而当给水量处于正常条件下时，再循环系统关闭。以保证给水泵的安全运行。

郑州新力电力有限公司发电机组给水泵保护再循环系统由最小流量阀、止回阀、流量测量系统，DCS控制系统组成。其中流量测量系统确定何时开启或关闭再循环系统。当给水泵流量大于等于410t/h时控制系统联关再循环电动门，当给水泵流量小于等于190t/h时控制系统联开再循环电动门，一部分水通过再循环门去除氧器。在机组实际运行过程中给水泵再循环电动门经常出现误动或拒动的情况，严重影响给水泵的安全运行。

我们对机组给水泵再循环保护的实际运行情况进行了调查，并统计了其四个季度及全年的正确动作情况如下图：

在实际工作中要求给水泵再循环保护动作百分之百正确，所以必须提高给水泵再循环保护动作的可靠性。我们热工专业技术人员对设备各个环节进行了认真分析检查，并根据缺陷记录，检修记录逐条分析。首先分析了给水泵再循环电动门，继电器及接线等外部设备情况，其设备主要是硬接线，从缺陷记录上看很少出现故障，所以可以排除。其次DCS系统保护控制回路，由于DCS是双电源，双DPU，系统处于封闭状态一般不会感染病毒，系统的可靠性是相当高的。从缺陷记录上看也可以忽略不计。其次分析现场环境原因：因为差压开关的抗震性能较好，可以排除现场振动的影响，同时可以排除系统测量管道有空气造成冲击的影响，这是客观条件，不能改变。只能提高测量元件的抗干扰和抗冲击能力。

经过全面的分析，造成给水泵再循环保护动作可靠性低的主要原因是当低负荷时给水流量在定值附近时波动比较大，同时由于差压开关抗干扰差，差压开关没有较好的阻尼特性，会造成差压开关的频繁动作，致使定值的准确性和接点的通断都难以保证100%正确。

热控专业技术人员通过研究讨论，先期提出了两个改进方案。第一个方案是更换新的差压开关，第二个方案是将差压开关更换为差压变送器。随后对这两种方案的优缺点进行了比较、选择，如表1。

由上表可以看出，方案一虽然解决了定值和接点准确动作的问题，但缺点依然存在，而方案二虽然需要改动管路及组态，但却可以很好的解决现实存在的所有问题，所以我们经讨论研究决定执行方案二，并制定对策实施步骤：

步骤一、更改测量管路以配合变送器测量。热工人员利用机组大修，将4个给水泵再循环差压开关取消，重新安装管路后，安装了两台差压变送器。

步骤二、修改给水泵再循环保护的组态并设置定值。改造前给水泵再循环差压开关的定值是通过校验台校验设定的，改造后，原差压开关取消，改用差压变送器，可以精确测量流量的实时值，然后利用DCS控制系统功能非常强大的特点，对给水流量进行补偿计算，使给水流量更精确，在组态软件中设定给水流量动作上限及下限，当给水流量大于等于410t/h时保护联关再循环电动门，给水流量小于等于190t/h时保护联开再循环电动门。 于是上述差压开关存在的问题迎刃而解。对于给水系统管道有空气扰动冲击，也由于差压变送器自身的阻尼特性，和在DCS控制系统中加装了延迟模块得到有力的化解，并且差压变送器的模拟量信号直接送入DCS，也免去了繁琐继电器控制回路，减少了故障点。

改造后给水泵再循环保护系统运行良好，动作正常。我们统计了6-9月份的动作情况，如表2给水泵再循环保护动作可靠性达到了100%！

通过本次技术攻关的成功实施，确保了机组给水泵能够工作在安全的特性区间，保证了机组的稳定运行。能够有效的延长给水泵的寿命，形成了不可估量的隐形效益。

参考文献：

[1]秦世成.机电一体化在锅炉给水泵自动再循环上的应用[J].煤炭工程，2008，08.