專利名稱：給水泵防汽蝕保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于給水泵汽蝕防護技術領域，尤其是涉及一種給水泵防汽蝕保護
直O
背景技術：
給水泵組為火力發電廠中的重要設備之一，多采用離心泵。實際使用過程中， 由于給水泵轉速高流量大，容易汽蝕，因而為了防止汽蝕，通常給水泵都設有防汽蝕保 護裝置，即當發生汽蝕時，給水泵入口壓力保護動作跳閘，以防止給水泵汽蝕。目前， 給水泵均采用入口壓力低(具體是三取二開關量)進行跳間的防汽蝕保護方法，該開關量 的測點一般均設計在主泵入口濾網后，定值(即預設的保護值)通常為0.8 1.4Mpa。 使用過程中，當給水泵入口壓力低于上述保護值時，給水泵保護動作。但是實踐中，上 述給水泵的現有防汽蝕保護方法仍存在一些使用弊端，達不到預期的使用效果，以下就 上述防汽蝕保護方法所存在的弊端進行詳細說明。由于給水泵的必需汽蝕余量NpSHr的計算公式為NpSHr = $ +義^^ ,式中V(l
2g 2g
為給水泵葉片吸入口處液體介質的絕對速度，Wtl為給水泵葉片壓力最低處液體介質的速 度，λ為汽蝕系數或壓降系數。必需汽蝕余量NpSHr是規定給水泵要達到的汽蝕性能參 數且NpSHr越小，給水泵的抗汽蝕性能越好，必需汽蝕余量NpSHr主要與給水泵本身結 構(流道形狀設計)有關，同時還與給水泵的工況有關。而給水泵的有效汽蝕余量NpSHa的計算公式為NpSHa = i + f-i，式中
Pg 2g pg
Ps和Vs分別為給水泵進口法蘭處的壓力和液體介質速度，Pv為給水泵中液體介質在工作 溫度下的汽化壓力，P為給水泵中液體介質的密度。根據上述給水泵的必需汽蝕余量NpSHr和有效汽蝕余量NpSHa，為保證給水泵 不發生汽蝕，必須滿足NpSHa > NpSHr,即Ps_Pv > NpSHX P g，其中NpSH為給水泵
的允許汽蝕余量且該值一般為必須汽蝕余量NpSHr的1.2 1.5倍。結合圖1，現有的防汽蝕保護方法大多是在給水泵1的入口濾網一 2后與給水泵 1的吸入口前加裝壓力開關3，且設定壓力開關3的動作值為Pi。實際使用過程中，當給 水泵1的入口壓力(即給水泵1進口法蘭處的壓力)PS < P1時，給水泵1跳閘。又由于給水泵1的入口壓力Ps = Po+^+h!) Pg,其中為Ptl為除氧器4內部的壓 力，Iitl為除氧器4與給水泵1入口間的高度差，Ii1為給水泵1前側所配裝前置泵5的揚 程，所述除氧器4與前置泵5之間以及前置泵5與給水泵1之間均通過液壓管道7進行連 接，且除氧器4與前置泵5間的液壓管道7上裝有閥門8，所述前置泵5的吸入口前裝有 入口濾網二 9。因而，實際工作過程中，當給水泵1的入口壓力Ps = PAChc^h1) Pg> P1 時，給水泵1能正常運行。為了取得更好的經濟性，除氧器4通常采用滑壓運行方式， 在除氧器4投運的整個過程中，除氧器4內部的壓力Ptl在0.1 l.OMpa范圍內隨負荷變化而變化。因此，當壓力開關3的設計動作值P1以及Iic^Ph1均為定值時，隨著除氧器 4滑壓運行參數的變化，安裝在給水泵1吸入口前的壓力開關3便不能反映給水泵1運行 的真實汽蝕流量，這樣就會產生以下不良后果在負荷低時，由于除氧器4內部壓力Ptl 小，此時給水泵1不會發生汽蝕，但壓力開關3反而會導致給水泵1跳閘并進行汽蝕保護 的誤動情形發生；而在高負荷時，由于除氧器4內部壓力Ptl大，此時給水泵1可能會發 生汽蝕，但壓力開關3反而會導致給水泵1的汽蝕保護未動的情況，因而不能保證給水泵 1在各個工況下安全、經濟的運行。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上 述現有技術中的不足，提供一種給 水泵防汽蝕保護裝置，其設計合理、結構簡單、布設方便且使用效果好、工作性能安全 可靠，能實時準確反映給水泵的運行工況，有效克服了現有給水泵防護方法所存在的前 置泵揚程大、易出現汽蝕保護誤動作、使用效果較差等缺陷和不足。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種給水泵防汽蝕保護 裝置，其特征在于包括兩個壓力檢測單元、對兩個壓力檢測單元所檢測信號進行差值 比較并將差值比較結果與設定保護值Dp = NpSHX P g進行大小比較判斷的差值比較單元 和根據差值比較單元的比較判斷結果對給水泵進行跳間控制以進入汽蝕保護狀態的控制 系統，所述控制系統與給水泵相接；公式Dp = NpSHX Pg中，NpSH為給水泵的允許汽 蝕余量，P為給水泵內部所流通液體介質的密度，且g為重力加速度；兩個壓力檢測單 元包括對給水泵的吸入口處壓力進行實時檢測的壓力檢測單元一和對除氧器的內部壓力 進行實時檢測的壓力檢測單元二，所述壓力檢測單元一和壓力檢測單元二均接差值比較 單元，所述差值比較單元與所述控制系統相接且將差值比較結果同步傳送至所述控制系 統，所述除氧器通過液壓管道與給水泵的吸入口相接。所述壓力檢測單元一和壓力檢測單元二均為壓力變送器，且差值比較單元為壓
差開關。所述控制系統為DCS控制系統。所述壓力檢測單元二布設在除氧器的內壁上，壓力檢測單元一布設在給水泵的 入口濾網一與給水泵的吸入口之間的液體介質流通管路中。本實用新型與現有技術相比具有以下優點1、結構簡單、壓力檢測單元一與壓力檢測單元二的布設安裝方便且電路接線簡 便，加工制作及安裝布設成本低。2、使用操作簡便，自動化程度高且監控結果準確，能簡單方便實現壓力信號實 時監控。3、設計新穎、合理且使用效果好，工作性能安全可靠，通過一個壓差開關， 且壓差開關的高壓側取給水泵入口濾網后吸入口前的壓力，低壓側取除氧器的內部壓 力，并將壓差開關的設定保護值Dp = NpSHX P g，且當Ps-PciCDp時，壓差開關動作， 給水泵跳閘并進行汽蝕保護。同時，由于通過壓力檢測單元二對除氧器的內部壓力P。進 行實時監控，并根據監控結果相應對差值比較結果^"^同步調整，因而與動作保護值Dp 相對比的差值比較結果Ps-Ptl為一根據負載變化而實時調整的變值，有效克服了現有給水泵的汽蝕防護方法中因設計動作值P1以及Iitl和Ii1均為定值而導致的不良后果，因而本實用新型能實時準確反映給水泵的運行工況。4、實用價值高，推廣應用前景廣泛，能有效適用至各種類型火電廠中的給水泵 防汽蝕保護中，與現有技術相比，本實用新型在能保證給水泵在各種工況下均能安全可 靠運行的前提下，還能將給水泵的前置泵揚程大幅降低，因而大大降低了施工難度，減 少了施工投入成本，具有很高的經濟價值。綜上所述，本實用新型設計合理、結構簡單、布設方便且使用效果好、經濟及 社會價值高、工作性能安全可靠，能實時準確反映給水泵的運行工況，比以往汽蝕保護 方法更科學，更合理，更安全可靠，有效克服了現有給水泵防護方法所存在的前置泵揚 程大、易出現汽蝕保護誤動作、使用效果較差等缺陷和不足。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為現有給水泵汽蝕防護裝置的測點布設位置示意圖。圖2為本實用新型的工作原理圖。附圖標記說明1-給水泵；2-入口濾網一；3-壓力開關；4-除氧器；5-前置泵； 7-液壓管道；8-閥門；9-入口濾網二； 10-壓力檢測單元一；11-壓力檢測單元二； 13-DCS控制系統；14-壓差開關。
具體實施方式
如圖2所示，本實用新型包括兩個壓力檢測單元、對兩個壓力檢測單元所檢測 信號進行差值比較并將差值比較結果與設定保護值Dp = NpSHX Pg進行大小比較判斷的 差值比較單元和根據差值比較單元的比較判斷結果對給水泵1進行跳間控制以進入汽蝕 保護狀態的控制系統，所述控制系統與給水泵1相接；公式Dp = NpSHX P g中，NpSH 為給水泵1的允許汽蝕余量，P為給水泵1內部所流通液體介質的密度，且g為重力加 速度。兩個壓力檢測單元包括對給水泵1的吸入口處壓力進行實時檢測的壓力檢測單元 一 10和對除氧器4的內部壓力進行實時檢測的壓力檢測單元二 11，所述壓力檢測單元一 10和壓力檢測單元二 11均接差值比較單元，所述差值比較單元與所述控制系統相接且將 差值比較結果同步傳送至所述控制系統，所述除氧器4通過液壓管道7與給水泵1的吸入 口相接。本實施例中，所述壓力檢測單元一 10和壓力檢測單元二 11均為壓力變送器，且 差值比較單元為壓差開關14。所述控制系統為DCS控制系統13。實際安裝時，所述壓力檢測單元二 11布設在除氧器4的內壁上，壓力檢測單元 一 10布設在給水泵1的入口濾網一 2與給水泵1的吸入口之間的液體介質流通管路中。另外，所述給水泵1前側加裝有前置泵5，所述除氧器4與前置泵5之間以及前 置泵5與給水泵1之間均通過液壓管道7進行連接，且除氧器4與前置泵5間的液壓管道 7上裝有閥門8，所述前置泵5的吸入口前裝有入口濾網二 9。[0031]實際使用過程中，通過壓力檢測單元一 10和壓力檢測單元二 11分別對給水泵1 的吸入口處壓力和除氧器4的內部壓力進行實時檢測，其中壓力檢測單元一 10所檢測給 水泵1的吸入口處壓力為高壓側且其壓力值為Ps，壓力檢測單元二 11所檢測除氧器4的 內部壓力為低壓側且其壓力值為P。，并且Ps = PAChAh1) P g，其中hQ為除氧器4與給水 泵1的吸入口間的高度差，Ii1為給水泵1前側所配裝前置泵5的揚程。因而，所述 力檢測單元一 10和壓力檢測單元二 11將各自實時所檢測的壓力信 號Ps和Po，同步傳送至壓差開關14;所述壓差開關14對壓力信號Ps和Ptl進行差值比較 并將差值比較結果Ps-Pq與設定保護值Dp = NpSHXPg進行大小比較判斷，具體是當 Ps-h < Dp時，壓差開關14動作并同步向DCS控制系統13發送動作指令，此時DCS控 制系統13控制給水泵1跳閘并進行汽蝕保護；而當Ps-PgDp時，壓差開關14不動作。 這樣，通過壓力檢測單元一 10、壓力檢測單元二 11和壓差開關14能對給水泵1的工作狀 態進行實時監控。另外在除氧器4投運的整個過程中，除氧器4內部的壓力Ptl隨負荷變化而變化， 而通過壓力檢測單元二 11對除氧器4的內部壓力進行實時監控，并根據監控結果相應對 差值比較結果Ps-Ptl同步調整，因而與動作保護值Dp相對比的差值比較結果Ps-Ptl為一根 據負載變化而實時調整的變值，有效克服了現有給水泵1的汽蝕防護方法中因設計動作 值P1以及Iitl和Ii1均為定值而導致的不良后果。同時，由于火力發電廠中，除氧器4在滑壓運行時，除氧器4的內部壓力P。可 近似看為當前溫度下的汽化壓力，而給水泵1的吸入口水溫又可近似為除氧器4的內部 水溫，因此Pc^Pv，其中Pv為當前溫度下給水泵1的吸入口處的汽化壓力。因而，只要 Ps-Pv^Ps-Po = (ho+hi) P g > Dp = NpSHX P g就能保證給給水泵1不會汽蝕。由公式 Ps-Pv^Ps-P0 = ChAh1) P g > Dp = NpSHX P g可看出本實用新型中，給水泵1進行汽 蝕保護運行動作的條件(即動作保護值Dp = NpSHX P g)與給水泵1產生汽蝕的條件吻 合，而且與負荷和除氧器4的內部壓力Ptl無關，因而本實用新型能保證給水泵1在各種 工況下均能安全可靠運行。另外，在傳統設計中，為了能滿足在低負荷時給水泵1的壓力低而不會產生誤 動，前置泵5的揚程設計都偏大，目前火電廠中，前置泵5的揚程一般在80m 150m。 而本實用新型中，由于只需滿足ChAh1) P g > NpSHX P g，就能保證給水泵1不會發生 汽蝕，因而在前置泵5的選型及除氧器4的安裝高度設計中，只需要考慮知+hi >NpSH 即可。目前，火電廠中給水泵1的必需汽蝕余量NpSHr—般為30 60m，且當給水泵 1的允許汽蝕余量NpSH取必需汽蝕余量NpSHr的1.5倍時，由于除氧器4與給水泵1的 吸入口間的高度差Iitl為20m左右，則相應地前置泵5的揚程只需25 70m，這樣就大大 降低了成本，提高經濟性。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡 是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變 化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種給水泵防汽蝕保護裝置，其特征在于包括兩個壓力檢測單元、對兩個壓力 檢測單元所檢測信號進行差值比較并將差值比較結果與設定保護值Dp = NpSHX P g進 行大小比較判斷的差值比較單元和根據差值比較單元的比較判斷結果對給水泵(1)進行 跳閘控制以進入汽蝕保護狀態的控制系統，所述控制系統與給水泵(1)相接；公式Dp = NpSHX P g中，NpSH為給水泵(1)的允許汽蝕余量，P為給水泵(1)內部所流通液體 介質的密度，且g為重力加速度；兩個壓力檢測單元包括對給水泵(1)的吸入口處壓力進 行實時檢測的壓力檢測單元一(10)和對除氧器(4)的內部壓力進行實時檢測的壓力檢測 單元二(11)，所述壓力檢測單元一(10)和壓力檢測單元二(11)均接差值比較單元，所述 差值比較單元與所述控制系統相接且將差值比較結果同步傳送至所述控制系統，所述除 氧器(4)通過液壓管道(7)與給水泵(1)的吸入口相接。
2.按照權利要求1所述的給水泵防汽蝕保護裝置，其特征在于所述壓力檢測單元 一 (10)和壓力檢測單元二(11)均為壓力變送器，且差值比較單元為壓差開關(14)。
3.按照權利要求1或2所述的給水泵防汽蝕保護裝置，其特征在于所述控制系統為 DCS控制系統(13)。
4.按照權利要求1或2所述的給水泵防汽蝕保護裝置，其特征在于所述壓力檢測單 元二(11)布設在除氧器(4)的內壁上，壓力檢測單元一(10)布設在給水泵(1)的入口濾 網一(2)與給水泵(1)的吸入口之間的液體介質流通管路中。
專利摘要本實用新型公開了一種給水泵防汽蝕保護裝置，包括兩個壓力檢測單元、對兩個壓力檢測單元所檢測信號進行差值比較并將差值比較結果與設定保護值Dp＝NpSH×ρg進行大小比較判斷的差值比較單元和根據差值比較單元的比較判斷結果控制給水泵跳閘并進行汽蝕保護的控制系統；兩個壓力檢測單元包括分別對給水泵吸入口處壓力和除氧器內部壓力進行實時檢測的壓力檢測單元，差值比較單元與控制系統相接且將差值比較結果同步傳送至控制系統。本實用新型設計合理、結構簡單、布設方便且能實時動態準確反映給水泵的實際運行工況，比以往汽蝕保護更科學、合理與可靠，有效克服現有給水泵必須要求大揚程前置泵、易出現汽蝕保護誤動作、使用效果差等缺陷。
文檔編號F04D29/66GK201794834SQ20102022417
公開日2011年4月13日 申請日期2010年6月11日 優先權日2010年6月11日
發明者周斌, 張樂天 申請人:華北電力科學研究院(西安)有限公司