锅炉给水泵汽化现象分析

      2、锅炉给水泵的运行状况

        我公司锅炉给水泵于2000年投入使用，运行几年来，出现如下几种现象：

        （1）由于驱动机紧急停机，除氧器汽源被切断，造成除氧器自生沸腾，使给水泵在汽化工况下运行；

        （2）检修后的启动过程，由于锅炉给水流量小，即使锅给水泵循环阀全开，运行段时间（约10min）后，由于泵的流量小，泵运转的机械能大部分转变为泵中流体（给水）的热能，从而引起泵中给水温度过高，当高于给水压力所对应的饱和温度时引起汽化；

        （3）在备用泵的正常转换操作中，也会发生汽蚀现象，2004年3月16日，将A给水泵转换成B给水泵运行时，发现B泵出口压力从149kPa突降至30 kPa，电机电流从40A降至29A，泵进口压力也剧烈波动，噪音、振动明显。

      3、对锅炉给水泵汽蚀性能进行校核计算

        引起泵汽蚀的原因很多，既有泵本身设计方面的，如数过多、叶片宽度过窄等，又有安装方面的，如安装高度不足、进口管道阻力过大等。这些因素，终反映在比转数、汽蚀余量等性能参数上。

        1）锅炉水泵比转数

        比转数是在泵与风机的设计选择及研究中个包括流量Q，能头H及转速n等设计参数在内的综合相似特征数，比转数分动力比转数和运动比转数。这是由于比转数在表达上的不同而区分的动力比转数的表达式中出现了动力量，因而称为动力比转数，而运动比转速的表达式中只有运动量，所以，称为运动比转数。国内对比转数这性能参数的描述，习惯于采用动力比转数，而国外习惯于采用运动比转数，不管如何，两者反映的本质是致的，只是表达的方式不同而已。下面采用动力比转数进行分析。根据实际的运动参数，热电二期锅炉给水泵的动力比转数ns为：ns=3.65n Q0.5/H0.75 =48.1。

        按设计参数计算，则ns=52.8，国内资料介绍，ns＜30，采用容积泵，30＜ns＜300则采用离心泵，且离心泵的佳比转数为90～300之间。显然，实际泵的比转数是偏低的，大量资料表明，比转数越低的水泵越容易发生汽蚀，甚至发生断裂工况（即流量增加到定程度时扬程急剧下，降见图2），使泵无法继续工作。

锅炉给水泵的扬程曲线图

        由图2可知，泵只能在低于Q1流量下运行，若流量继续有所增加，扬程曲线就急剧下降，这表明汽蚀已达到使水泵不能工作的严重程度。由试验可知，当ns＜105时，因汽蚀所引起的扬程曲线的断裂工况具有急剧下降的趋势，这就验证了2004年3月16日 转换泵时发生的现象。可以说，此种泵设计的比转数偏低，不能适应大的负荷变化要求，至于低比转数离心泵为何如此，多数认为：由于比转数低，结构上必然采取多叶轮，由于叶片数较多，叶片宽度较小，流道窄且长，发生汽蚀后，大量汽泡很快就布满流道，影响流体的正常流动，造成断流，使扬程、效率急剧下降。比转数大的离心泵，叶片宽度较大，流道宽且短，因此，汽泡产生后，不会立即布满流道，因而对性能曲线上的断裂工况点的影响就比较缓和，在高比转速的轴流泵中由于叶片数少，流道宽，汽泡发生后，不可能布满流道从而不会造成断流，也即是不会出现断裂工况，但仍有“潜伏”汽蚀的存在。

        式中：Δhe——有效汽蚀余量，m；                     

        Ps——泵吸入口压力，Pa；                    

        Pv——汽化压力，Pa；                    

        υs——泵吸入口平均流速，m/s；                           

        γ——流体重度，N/m3；
        锅炉给水泵的进水为来自除氧器的出水，工艺布置见图3，可列出e-e及s-s断面的伯努里方程：

        由于除氧器液面较大，可以简化υe≈0。        

        运行中除氧器压力为汽化压力，Pe＝Pv，则Δhe=Hg－hw       

        而泵的必须汽蚀余量Δhr