1、循環(huán)水泵超功率的原因分析與處理摘要：某電站循環(huán)水泵在首次啟動(dòng)時(shí)，測量的數(shù)據(jù)結(jié)果表明循環(huán)水泵存在超功率、超流 量的現(xiàn)象。在排除記錄儀表故障、精度等誤差后，對(duì)前述情況進(jìn)行了詳細(xì)分析，最終確定 了三點(diǎn)原因，文章綜合對(duì)比了五種處理方案，最終決定采用切割葉輪的方法，鑒定后確認(rèn) 泵的性能曲線基本滿足合同要求的性能曲線。關(guān)鍵詞：循環(huán)水泵；超功率；詳細(xì)分析；處理方案；葉輪切割；再鑒定前期某電站早在建設(shè)階段部分設(shè)備曾出現(xiàn)過一些技術(shù)問題，最終均得到順利解決。筆者近 期負(fù)責(zé)了循環(huán)水泵的采購與參與了部分合同執(zhí)行工作，為此對(duì)前期項(xiàng)目曾出現(xiàn)的部分技術(shù) 問題進(jìn)行了整理與歸納，以期對(duì)后續(xù)項(xiàng)目有所借鑒與參考。電站循環(huán)水泵（以下

2、簡稱“循泵”）功能為向凝汽器提供冷卻水，某電站（以下簡稱“P 項(xiàng)目”）每臺(tái)機(jī)組配置兩臺(tái)循環(huán)水泵，供應(yīng)商為國外廠家（以下簡稱A）,泵型為混流式、 混凝土蝸殼循環(huán)水泵，齒輪箱與電機(jī)分包商也均為國外廠家。在安裝工作及靜態(tài)試驗(yàn)完成，確認(rèn)具備啟動(dòng)條件后，便對(duì)該電站第一臺(tái)機(jī)組2號(hào)循泵（002 PO）進(jìn)行了首次性能試驗(yàn)，數(shù)據(jù)顯示，在設(shè)計(jì)入口壓力下，循泵流量與電機(jī)功率均比系統(tǒng) 要求的設(shè)計(jì)值高。隨后對(duì)該機(jī)組1號(hào)循泵（001P0）也進(jìn)行了首次啟動(dòng)，得到了相同的結(jié)果。該電站建設(shè)承包方邀請(qǐng)循泵供貨A廠家現(xiàn)場服務(wù)工程師到現(xiàn)場，親自啟動(dòng)了001PO性能試驗(yàn), 并更加精確地測量了相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確認(rèn)此問題真實(shí)存在，各方隨即展

3、開了原因分析及落 實(shí)最終的處理方案。1合同中規(guī)定的性能參數(shù)原約定的參數(shù)見表1。2現(xiàn)場測試結(jié)果在此過程中收集了系統(tǒng)、設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，現(xiàn)場泵性能試驗(yàn)特性曲線如圖1所示。3原因分析在確認(rèn)循環(huán)水泵超功率的問題后，根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)及認(rèn)真分析，鎖定導(dǎo)致該問題的原因有系 統(tǒng)阻力偏低、泵實(shí)際轉(zhuǎn)速偏高與泵幾何尺寸偏大三個(gè)，具體描述如下。3.1 系統(tǒng)阻力偏低泵工作點(diǎn)為系統(tǒng)阻力曲線與泵性能曲線（流量-揚(yáng)程）的交點(diǎn)，經(jīng)過仔細(xì)核查，發(fā)現(xiàn)循環(huán) 水泵系統(tǒng)的實(shí)際阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)阻力，在性能曲線不變的情況下，交點(diǎn)沿著性能曲線向 右下方移動(dòng)，致使泵的揚(yáng)程降低、流量增大。3.2 泵實(shí)際轉(zhuǎn)速偏高 經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，泵的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為160 rpm

4、,但電機(jī)和齒輪箱的設(shè)計(jì)輸入?yún)s為161 rpm,由于實(shí) 際制造過程中存在一定允許的偏差，在現(xiàn)場測得的循泵實(shí)際轉(zhuǎn)速為161.8 rpm,與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn) 速存在約1. 13%的偏差。根據(jù)比例定律公式：致使流量、揚(yáng)程、軸功率都增加，但據(jù)計(jì)算僅轉(zhuǎn)速增加不會(huì)導(dǎo)致功率的大幅上漲。3.3 泵葉輪的幾何尺寸偏大除本文討論的P項(xiàng)目外，廠家A在本次供貨前也曾為其他電站項(xiàng)目（以下簡稱Q項(xiàng)目）提供 過循環(huán)水泵，二者使用了相同的水力模型。根據(jù)相似定律，流量與線性比例因子的立方成正比，揚(yáng)程與線性比例因子的平方成正比， 而功率與該因子的五次方成正比，目前該比例因子的誤差值為2. 4%,則該誤差將導(dǎo)致循泵 流量、揚(yáng)程與功率的顯著增大

5、。4解決方案分析針對(duì)前述三種原因，制定如下四種解決方案。4.1切割葉輪，減小葉輪直徑循泵為混流泵，滿足切削定律，相應(yīng)公式如下：對(duì)循環(huán)水泵葉輪進(jìn)行切割，根據(jù)上述公式可知，葉輪直徑減小，其它幾何尺寸不變（忽略 出口處葉片寬度的微小變化），可減小泵的流量，降低電機(jī)功率，但會(huì)使泵的揚(yáng)程降低。另外，由于循環(huán)水流量增加，根據(jù)汽輪機(jī)組輸出功率和循環(huán)水流量的關(guān)系曲線，輸出功率 可提高近0.08% （約800 kW）,但實(shí)際能否增加機(jī)組的輸出功率以及增加多少還與凝汽器 是否能達(dá)到該流量下對(duì)應(yīng)的真空值有關(guān)。綜上，該方法可以達(dá)到降低循泵流量與電機(jī)功率的目標(biāo)；但所需工作量較大、實(shí)施難度也 較大，預(yù)計(jì)4臺(tái)循環(huán)水泵全部車

6、削葉輪，以及拆卸、安裝與調(diào)試共需5個(gè)月以上，無法滿足 工程進(jìn)度。4. 2更換齒輪箱不對(duì)電機(jī)進(jìn)行更換，僅更換齒輪箱，在電機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下改變齒輪箱太陽輪和行星輪 的轉(zhuǎn)速比，以降低水泵轉(zhuǎn)速。根據(jù)比例定律公式，轉(zhuǎn)速下降，流量、揚(yáng)程和功率均可得到降低： 為達(dá)到合同規(guī)定的技術(shù)性能要求，廠家A計(jì)算轉(zhuǎn)速需由原來的161. 8加11）降低至155.3 rpm, 齒輪箱變比將由原來的1： 4. 6降低為1： 4.8,轉(zhuǎn)速降低后水泵性能曲線將向下平移，可基 本與合同要求的特性曲線重合。綜上，該方法可以達(dá)到降低循泵流量與電機(jī)功率的目標(biāo), 且較葉輪車削，工期短、工作量小；但由于需重新設(shè)計(jì)、制造齒輪箱，成本較高，且齒

7、輪 箱的制造工期較長（約1 a） o4. 3增加循環(huán)水泵系統(tǒng)阻力由于循環(huán)水泵系統(tǒng)的實(shí)際阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)阻力，則可修改循泵蝸殼和涵道結(jié)構(gòu)，或在凝 汽器出水側(cè)管路中增加節(jié)流孔板，增大系統(tǒng)阻力，從而改變循泵工作點(diǎn)，達(dá)到提高揚(yáng)程與 減少流量的目的，但功率會(huì)稍有增加。在現(xiàn)有循泵嚴(yán)重超功率的情況下，該種方法不可取。4.4更換大功率的電機(jī)現(xiàn)有循泵嚴(yán)重超功率，可考慮更換更大功率電機(jī)，但該種方案所需工期較長（2 a）,不 滿足工程進(jìn)度；而且更換的電機(jī)功率將達(dá)到8 000 kW,成本較高，經(jīng)濟(jì)型較差。最終采取的處理方案根據(jù)前述幾種方案的對(duì)比分析，在綜合考慮各種因素后，各方最終決定采用第一種解決方 案，且根據(jù)計(jì)算切

8、削后的性能參數(shù)：Q二126 000 m3/h, H=15 m, P=5 800 kW可以滿足循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行工況要求，同時(shí).,為保證葉輪切割質(zhì)量，電站總承包方要求 切削后的葉輪要單獨(dú)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。5.1 葉輪切削后以及性能試驗(yàn)結(jié)果5. 2結(jié)論及安全性評(píng)價(jià)綜上，葉輪切削后，循泵流量、揚(yáng)程和功率均得到了明顯下降，基本滿足了系統(tǒng)運(yùn)行要求, 雖然軸功率上漲較多，且電機(jī)輸入功率（6 550 kW）稍微超過了電機(jī)額定功率（6 500 k W）,但據(jù)測試?yán)@組溫升很低，電機(jī)廠家通過分析計(jì)算，認(rèn)為即使在特殊工況下電機(jī)輸入 功率短時(shí)達(dá)到6 700 kW,也不會(huì)對(duì)電機(jī)壽命造成影響。此外，循環(huán)水泵由LGD/LGE中壓盤供電，不影響LHA/LHB應(yīng)急母線的負(fù)