Případová analýza poruchy čerpadla s horizontálním děleným pláštěm: kavitační poškození
3 blok (25MW) elektrárny je vybaven dvěma horizontálními čerpadla s děleným pláštěm jako oběhová chladicí čerpadla. Parametry na typovém štítku čerpadla jsou:
Q=3240 m3/h, H=32m, n=960r/m, Pa=317.5kW, Hs=2.9m (tj. NPSHr=7.4m)
Čerpací zařízení dodává vodu pro jeden cyklus a vstup a výstup vody jsou na stejné vodní hladině.
Za necelé dva měsíce provozu bylo oběžné kolo čerpadla poškozeno a proděravěno kavitací.
Zpracování:
Nejprve jsme provedli šetření na místě a zjistili jsme, že výstupní tlak čerpadla byl pouze 0.1 MPa a ručička se prudce kývala doprovázená zvukem tryskání a kavitace. Jako profesionál v oblasti čerpadel máme první dojem, že ke kavitaci dochází v důsledku dílčích provozních podmínek. Protože konstrukční výška čerpadla je 32 m, jak se odráží na tlakoměru na výtlaku, měla by být hodnota asi 0.3 MPa. Hodnota tlakoměru na místě je pouze 0.1 MPa. Je zřejmé, že provozní výška čerpadla je pouze asi 10 m, to znamená provozní stav horizontály čerpadlo s děleným pláštěm je daleko od specifikovaného provozního bodu Q=3240m3/h, H=32m. Čerpadlo v tomto bodě musí mít kavitační zbytek , objem se nepředvídatelně zvýšil, kavitace nevyhnutelně nastane.
Za druhé bylo provedeno ladění na místě, aby uživatel mohl intuitivně rozpoznat, že byla způsobena chyba v hlavě volby čerpadla. Aby se vyloučila kavitace, musí se provozní podmínky čerpadla vrátit do blízkosti specifikovaných provozních podmínek Q=3240 m3/h a H=32m. Metodou je uzavření školního výstupního ventilu. Uživatelé se velmi obávají uzavření ventilu. Domnívají se, že průtok není dostatečný, když je ventil zcela otevřený, což způsobuje, že teplotní rozdíl mezi vstupem a výstupem kondenzátoru dosáhne 33 °C (pokud je průtok dostatečný, normální teplotní rozdíl mezi vstupem a výstupem by měla být nižší než 11 °C). Pokud se výstupní ventil opět uzavře, nebyl by průtok čerpadla menší? Aby se uklidnili provozovatelé elektrárny, byli požádáni, aby zajistili příslušným pracovníkům oddělené sledování stupně vakua kondenzátoru, výkonu výroby elektrické energie, výstupní teploty vody z kondenzátoru a dalších údajů, které jsou citlivé na změny průtoku. Obsluha čerpací stanice postupně uzavírala výstupní ventil čerpadla v čerpací místnosti. . Výstupní tlak se postupně zvyšuje se snižujícím se otevřením ventilu. Při jeho nárůstu na 0.28MPa je zcela eliminován kavitační zvuk vývěvy, zvyšuje se i stupeň vakua kondenzátoru z 650 rtuťových na 700 rtuťových a snižuje se teplotní rozdíl mezi vstupem a výstupem kondenzátoru. až pod 11℃. To vše ukazuje, že po návratu provozních podmínek do stanoveného bodu lze eliminovat kavitační jev čerpadla a průtok čerpadla se vrátí do normálu (po výskytu kavitace v dílčích provozních podmínkách čerpadla se sníží průtok i dopravní výška ). Otevření ventilu je však v tuto chvíli pouze asi 10 %. Pokud takto běží delší dobu, ventil se snadno poškodí a spotřeba energie bude neekonomická.
Řešení:
Vzhledem k tomu, že původní dopravní výška čerpadla je 32 m, ale nová požadovaná dopravní výška je pouze 12 m, rozdíl dopravní výšky je příliš velký a jednoduchý způsob řezání oběžného kola pro snížení dopravní výšky již není proveditelný. Proto byl navržen plán na snížení otáček motoru (z 960 ot/m na 740 ot/m) a přepracování oběžného kola čerpadla. Pozdější praxe ukázala, že toto řešení problém zcela vyřešilo. Nejenže vyřešil problém kavitace, ale také výrazně snížil spotřebu energie.
Klíčem k problému v tomto případě je zdvih horizontály dělené pouzdro čerpadlo je příliš vysoké.