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摘 要 分析了发电循环冷却系统供水泵组叶轮汽蚀的现状及原因，通过复合攻关，解决水泵机组叶轮汽蚀问题，保证系统循环水系统安全稳定运行，从而保障发电系统安全稳定运行。
关键词 水泵 汽蚀 攻关
一、系统运行情况简介及运行状况分析
济钢现有8套燃气-蒸汽联合循环发电机组（一期工程两套，二期工程六套），总装机容量为585.8MW，其中包括：8套燃气轮发电机组（8×46.6MW），8套煤气压缩机、8套余热锅炉和5套凝汽式汽轮发电机机组（5×42.6MW）。与之匹配的循环冷却水采用带自然通风冷却塔的再循环水系统，共有供水设备水泵7台，其中4台为高压机组，3台低压泵组，循环供水系统主要向蒸汽轮机组的凝汽器、空气冷却器、油冷却器、燃气机组的油冷却器，雾化空气冷却器和空气冷却器、煤压机组的气体冷却器、空气冷却器、油冷却器等设备提供冷却水，同时向冷却塔旁滤系统提供处理水源。
1、发电二期循环水泵房水泵投产后运行两个多月，其循环水泵叶轮气蚀非常严重（附照片），有的叶轮甚至气蚀掉一半，叶轮气蚀导致系统压力和流量波动较大，威胁发电系统的安全稳定运行，已经成为制约发电生产稳定运行的关键因素。按目前状况，开二期两个单元发电系统需要全部开启低压泵组，因此夏季将无法保障生产。
2、发电二期循环水泵叶轮气蚀在一定程度上降低了水泵的出力，对系统稳定运行构成一定的威胁，前期我们组织博山水泵厂技术专家和山东建筑大学专家一起到现场，了解和查看实际情况，后经分析计算认为按照水泵铭牌的气蚀余量（高压泵9.1米，低压泵9.6米），其水泵现场安装高度（-2.47米）不足以产生气蚀，导致水泵产生气蚀的主要原因是：水泵本身固有的气蚀余量要大于铭牌标注的气蚀余量，水泵本身存在制造缺陷。根本消除水泵气蚀采取降低水泵的安装高度为最常规的选择，但二期正常生产显然无法做到，更换循环水泵房内7台循环水泵，选用低转速水泵低气蚀余量的水泵替换，受发电系统运行和资金、设备基础方面的问题无法根本解决这一难题。
3、为不影响发电二期正常稳定运行，我们曾经依照参数制定特制叶轮，效果并不明显，针对现场实际情况制定叶轮检查（目前没有3个月一检查）、检修、更换制度，建立台帐，总结气蚀规律。而这些工作前提是有充足的备件，一套不锈钢叶轮费用在7.5万左右，一套铸铁叶轮在3万左右（铸铁叶轮使用两个月必须更换），昂贵的备件费用提高了发电系统的运行成本，叶轮的检修更换浪费了大量的人力和物力，检修时系统没有备用机组，存在安全隐患。
二、针对性的解决方案
针对发电二期水泵气蚀必须解决的严重情况制定以下实施方案：
1、考虑由于泵体尺寸的限制，很难通过改进叶轮设计大幅度提高叶轮气蚀特性，改进预计只能降低NPSH值0.8-1.0米，不能根本解决气蚀。经过对KQSN800-M（N）和KQSN900-M（N）27水泵进口流速、阻力损失（沿程和局部）及允许最小安装高度计算，KQSN800-M（N）为-0.12米，KQSN900-M（N）27为-1.38米，现场存在2米的实际落差。解决这一问题的有效途径是在水泵入口处进行压将补偿，补偿2.0米，将水泵气蚀特性提高2.8-3.0米，具体根据现场实际情况制定和安装压力补偿增压装置。
2、发电二期现有运行循环水泵叶轮已经全部为不锈钢叶轮，根据气蚀情况，损坏率〈40%，实施叶轮涂胶修复功能，采用特殊材料制作的陶瓷耐磨防护剂和小颗粒耐磨防护剂，经过特殊工艺进行涂刷后即可投入使用，涂刷后整体重量减轻，且叶轮表面光滑，减少了水利损失、容积损失和机械损失，减少回流量，提高泵的运行效率，具有节能的作用。
3、对于叶轮损坏率〉40%，不论是铸铁叶轮还是不锈钢叶轮，采用特殊增补包焊技术进行二次定型修补，修补后的叶轮具有新叶轮同等甚至更高的特性，然后再修补后的叶轮上面防气蚀复合料涂敷。
4、泵房吸水前池流态不稳，形成漩涡，裹挟进空气进入水泵，也可造成水泵叶轮气蚀，需采用整流措施，在水面上放置木制方格栅以避免漩涡形成。同时吸水池最低控制液位由现在理论控制水位-1.80m提高至-1.00m，解决泵内压力小于抽送水温的汽化压力问题，同时溶解于水中的气体也会析出。
三、项目投资
设备费6.3万，主材料费3.25万，辅材料费1.2万，加工制作费用2.0万，合计12.75万（单台）
四、经济效益分析
1、直接经济效益
项目实施后，从根上解决了叶轮气蚀的问题，节省了备件费用和更换维修费用，保证了系统安全稳定运行。备件按一套不锈钢叶轮费用在7.5万左右，一套铸铁叶轮在3万左右，其中铸铁的每两个月更换1次，不锈钢叶轮每4个月更换一次；更换维修费用每次最低5.0万计算：
每年减少备件费用3.0×6＋7.5×3=40.5万元。
每年减少检修维修费用5.0×（3＋6）=90.0万元。
每年节约用电（1000×89.5%×2+800×90%×3）×24×365×1%=346020KWh×0.53=18.34万元（高压泵组按开3备一，低压泵组按开2备一计算，夏季全开，节能按1%计算，最大5%）
2、间接经济效益：
①叶轮气蚀问题解决，循环水系统运行更加安全稳定，也确保了发电系统冷却用水的安全稳定。②经过处理涂敷后的叶轮整体重量减轻，且叶轮表面光滑，减少了水利损失、容积损失和机械损失，减少回流量，提高泵的运行效率，具有极大的节能作用。
3、社会效益
此项目成功后，可应用于解决济钢所有运行水系统或其它领域水泵叶轮气蚀问题。
五、结束语
实践证明，通过对发电循环水系统水泵机组叶轮的复合攻关，根本上解决了叶轮的汽蚀问题，循环水系统运行更加安全稳定，也确保了发电系统冷却用水的安全稳定。
作者简介：齐天圣(1981-)，男(汉族)，山东济南人，毕业于内蒙古科技大学给水排水工程系。工学学士学位。现为济钢集团能源动力厂副主任，助理工程师。获得集团公司 “科技质量先进个人”等多项荣誉，主要从事炼钢、轧钢系统给水排水方面的研究。
关键词 水泵 汽蚀 攻关
一、系统运行情况简介及运行状况分析
济钢现有8套燃气-蒸汽联合循环发电机组（一期工程两套，二期工程六套），总装机容量为585.8MW，其中包括：8套燃气轮发电机组（8×46.6MW），8套煤气压缩机、8套余热锅炉和5套凝汽式汽轮发电机机组（5×42.6MW）。与之匹配的循环冷却水采用带自然通风冷却塔的再循环水系统，共有供水设备水泵7台，其中4台为高压机组，3台低压泵组，循环供水系统主要向蒸汽轮机组的凝汽器、空气冷却器、油冷却器、燃气机组的油冷却器，雾化空气冷却器和空气冷却器、煤压机组的气体冷却器、空气冷却器、油冷却器等设备提供冷却水，同时向冷却塔旁滤系统提供处理水源。
1、发电二期循环水泵房水泵投产后运行两个多月，其循环水泵叶轮气蚀非常严重（附照片），有的叶轮甚至气蚀掉一半，叶轮气蚀导致系统压力和流量波动较大，威胁发电系统的安全稳定运行，已经成为制约发电生产稳定运行的关键因素。按目前状况，开二期两个单元发电系统需要全部开启低压泵组，因此夏季将无法保障生产。
2、发电二期循环水泵叶轮气蚀在一定程度上降低了水泵的出力，对系统稳定运行构成一定的威胁，前期我们组织博山水泵厂技术专家和山东建筑大学专家一起到现场，了解和查看实际情况，后经分析计算认为按照水泵铭牌的气蚀余量（高压泵9.1米，低压泵9.6米），其水泵现场安装高度（-2.47米）不足以产生气蚀，导致水泵产生气蚀的主要原因是：水泵本身固有的气蚀余量要大于铭牌标注的气蚀余量，水泵本身存在制造缺陷。根本消除水泵气蚀采取降低水泵的安装高度为最常规的选择，但二期正常生产显然无法做到，更换循环水泵房内7台循环水泵，选用低转速水泵低气蚀余量的水泵替换，受发电系统运行和资金、设备基础方面的问题无法根本解决这一难题。
3、为不影响发电二期正常稳定运行，我们曾经依照参数制定特制叶轮，效果并不明显，针对现场实际情况制定叶轮检查（目前没有3个月一检查）、检修、更换制度，建立台帐，总结气蚀规律。而这些工作前提是有充足的备件，一套不锈钢叶轮费用在7.5万左右，一套铸铁叶轮在3万左右（铸铁叶轮使用两个月必须更换），昂贵的备件费用提高了发电系统的运行成本，叶轮的检修更换浪费了大量的人力和物力，检修时系统没有备用机组，存在安全隐患。
二、针对性的解决方案
针对发电二期水泵气蚀必须解决的严重情况制定以下实施方案：
1、考虑由于泵体尺寸的限制，很难通过改进叶轮设计大幅度提高叶轮气蚀特性，改进预计只能降低NPSH值0.8-1.0米，不能根本解决气蚀。经过对KQSN800-M（N）和KQSN900-M（N）27水泵进口流速、阻力损失（沿程和局部）及允许最小安装高度计算，KQSN800-M（N）为-0.12米，KQSN900-M（N）27为-1.38米，现场存在2米的实际落差。解决这一问题的有效途径是在水泵入口处进行压将补偿，补偿2.0米，将水泵气蚀特性提高2.8-3.0米，具体根据现场实际情况制定和安装压力补偿增压装置。
2、发电二期现有运行循环水泵叶轮已经全部为不锈钢叶轮，根据气蚀情况，损坏率〈40%，实施叶轮涂胶修复功能，采用特殊材料制作的陶瓷耐磨防护剂和小颗粒耐磨防护剂，经过特殊工艺进行涂刷后即可投入使用，涂刷后整体重量减轻，且叶轮表面光滑，减少了水利损失、容积损失和机械损失，减少回流量，提高泵的运行效率，具有节能的作用。
3、对于叶轮损坏率〉40%，不论是铸铁叶轮还是不锈钢叶轮，采用特殊增补包焊技术进行二次定型修补，修补后的叶轮具有新叶轮同等甚至更高的特性，然后再修补后的叶轮上面防气蚀复合料涂敷。
4、泵房吸水前池流态不稳，形成漩涡，裹挟进空气进入水泵，也可造成水泵叶轮气蚀，需采用整流措施，在水面上放置木制方格栅以避免漩涡形成。同时吸水池最低控制液位由现在理论控制水位-1.80m提高至-1.00m，解决泵内压力小于抽送水温的汽化压力问题，同时溶解于水中的气体也会析出。
三、项目投资
设备费6.3万，主材料费3.25万，辅材料费1.2万，加工制作费用2.0万，合计12.75万（单台）
四、经济效益分析
1、直接经济效益
项目实施后，从根上解决了叶轮气蚀的问题，节省了备件费用和更换维修费用，保证了系统安全稳定运行。备件按一套不锈钢叶轮费用在7.5万左右，一套铸铁叶轮在3万左右，其中铸铁的每两个月更换1次，不锈钢叶轮每4个月更换一次；更换维修费用每次最低5.0万计算：
每年减少备件费用3.0×6＋7.5×3=40.5万元。
每年减少检修维修费用5.0×（3＋6）=90.0万元。
每年节约用电（1000×89.5%×2+800×90%×3）×24×365×1%=346020KWh×0.53=18.34万元（高压泵组按开3备一，低压泵组按开2备一计算，夏季全开，节能按1%计算，最大5%）
2、间接经济效益：
①叶轮气蚀问题解决，循环水系统运行更加安全稳定，也确保了发电系统冷却用水的安全稳定。②经过处理涂敷后的叶轮整体重量减轻，且叶轮表面光滑，减少了水利损失、容积损失和机械损失，减少回流量，提高泵的运行效率，具有极大的节能作用。
3、社会效益
此项目成功后，可应用于解决济钢所有运行水系统或其它领域水泵叶轮气蚀问题。
五、结束语
实践证明，通过对发电循环水系统水泵机组叶轮的复合攻关，根本上解决了叶轮的汽蚀问题，循环水系统运行更加安全稳定，也确保了发电系统冷却用水的安全稳定。
作者简介：齐天圣(1981-)，男(汉族)，山东济南人，毕业于内蒙古科技大学给水排水工程系。工学学士学位。现为济钢集团能源动力厂副主任，助理工程师。获得集团公司 “科技质量先进个人”等多项荣誉，主要从事炼钢、轧钢系统给水排水方面的研究。