专利名称：给水泵防汽蚀保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于给水泵汽蚀防护技术领域，尤其是涉及一种给水泵防汽蚀保护
直O
背景技术：
给水泵组为火力发电厂中的重要设备之一，多采用离心泵。实际使用过程中， 由于给水泵转速高流量大，容易汽蚀，因而为了防止汽蚀，通常给水泵都设有防汽蚀保 护装置，即当发生汽蚀时，给水泵入口压力保护动作跳闸，以防止给水泵汽蚀。目前， 给水泵均采用入口压力低(具体是三取二开关量)进行跳间的防汽蚀保护方法，该开关量 的测点一般均设计在主泵入口滤网后，定值(即预设的保护值)通常为0.8 1.4Mpa。 使用过程中，当给水泵入口压力低于上述保护值时，给水泵保护动作。但是实践中，上 述给水泵的现有防汽蚀保护方法仍存在一些使用弊端，达不到预期的使用效果，以下就 上述防汽蚀保护方法所存在的弊端进行详细说明。由于给水泵的必需汽蚀余量NpSHr的计算公式为NpSHr = $ +义^^ ,式中V(l
2g 2g
为给水泵叶片吸入口处液体介质的绝对速度，Wtl为给水泵叶片压力最低处液体介质的速 度，λ为汽蚀系数或压降系数。必需汽蚀余量NpSHr是规定给水泵要达到的汽蚀性能参 数且NpSHr越小，给水泵的抗汽蚀性能越好，必需汽蚀余量NpSHr主要与给水泵本身结 构(流道形状设计)有关，同时还与给水泵的工况有关。而给水泵的有效汽蚀余量NpSHa的计算公式为NpSHa = i + f-i，式中
Pg 2g pg
Ps和Vs分别为给水泵进口法兰处的压力和液体介质速度，Pv为给水泵中液体介质在工作 温度下的汽化压力，P为给水泵中液体介质的密度。根据上述给水泵的必需汽蚀余量NpSHr和有效汽蚀余量NpSHa，为保证给水泵 不发生汽蚀，必须满足NpSHa > NpSHr,即Ps_Pv > NpSHX P g，其中NpSH为给水泵
的允许汽蚀余量且该值一般为必须汽蚀余量NpSHr的1.2 1.5倍。结合图1，现有的防汽蚀保护方法大多是在给水泵1的入口滤网一 2后与给水泵 1的吸入口前加装压力开关3，且设定压力开关3的动作值为Pi。实际使用过程中，当给 水泵1的入口压力(即给水泵1进口法兰处的压力)PS < P1时，给水泵1跳闸。又由于给水泵1的入口压力Ps = Po+^+h!) Pg,其中为Ptl为除氧器4内部的压 力，Iitl为除氧器4与给水泵1入口间的高度差，Ii1为给水泵1前侧所配装前置泵5的扬 程，所述除氧器4与前置泵5之间以及前置泵5与给水泵1之间均通过液压管道7进行连 接，且除氧器4与前置泵5间的液压管道7上装有阀门8，所述前置泵5的吸入口前装有 入口滤网二 9。因而，实际工作过程中，当给水泵1的入口压力Ps = PAChc^h1) Pg> P1 时，给水泵1能正常运行。为了取得更好的经济性，除氧器4通常采用滑压运行方式， 在除氧器4投运的整个过程中，除氧器4内部的压力Ptl在0.1 l.OMpa范围内随负荷变化而变化。因此，当压力开关3的设计动作值P1以及Iic^Ph1均为定值时，随着除氧器 4滑压运行参数的变化，安装在给水泵1吸入口前的压力开关3便不能反映给水泵1运行 的真实汽蚀流量，这样就会产生以下不良后果在负荷低时，由于除氧器4内部压力Ptl 小，此时给水泵1不会发生汽蚀，但压力开关3反而会导致给水泵1跳闸并进行汽蚀保护 的误动情形发生；而在高负荷时，由于除氧器4内部压力Ptl大，此时给水泵1可能会发 生汽蚀，但压力开关3反而会导致给水泵1的汽蚀保护未动的情况，因而不能保证给水泵 1在各个工况下安全、经济的运行。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上 述现有技术中的不足，提供一种给 水泵防汽蚀保护装置，其设计合理、结构简单、布设方便且使用效果好、工作性能安全 可靠，能实时准确反映给水泵的运行工况，有效克服了现有给水泵防护方法所存在的前 置泵扬程大、易出现汽蚀保护误动作、使用效果较差等缺陷和不足。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种给水泵防汽蚀保护 装置，其特征在于包括两个压力检测单元、对两个压力检测单元所检测信号进行差值 比较并将差值比较结果与设定保护值Dp = NpSHX P g进行大小比较判断的差值比较单元 和根据差值比较单元的比较判断结果对给水泵进行跳间控制以进入汽蚀保护状态的控制 系统，所述控制系统与给水泵相接；公式Dp = NpSHX Pg中，NpSH为给水泵的允许汽 蚀余量，P为给水泵内部所流通液体介质的密度，且g为重力加速度；两个压力检测单 元包括对给水泵的吸入口处压力进行实时检测的压力检测单元一和对除氧器的内部压力 进行实时检测的压力检测单元二，所述压力检测单元一和压力检测单元二均接差值比较 单元，所述差值比较单元与所述控制系统相接且将差值比较结果同步传送至所述控制系 统，所述除氧器通过液压管道与给水泵的吸入口相接。所述压力检测单元一和压力检测单元二均为压力变送器，且差值比较单元为压
差开关。所述控制系统为DCS控制系统。所述压力检测单元二布设在除氧器的内壁上，压力检测单元一布设在给水泵的 入口滤网一与给水泵的吸入口之间的液体介质流通管路中。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、压力检测单元一与压力检测单元二的布设安装方便且电路接线简 便，加工制作及安装布设成本低。2、使用操作简便，自动化程度高且监控结果准确，能简单方便实现压力信号实 时监控。3、设计新颖、合理且使用效果好，工作性能安全可靠，通过一个压差开关， 且压差开关的高压侧取给水泵入口滤网后吸入口前的压力，低压侧取除氧器的内部压 力，并将压差开关的设定保护值Dp = NpSHX P g，且当Ps-PciCDp时，压差开关动作， 给水泵跳闸并进行汽蚀保护。同时，由于通过压力检测单元二对除氧器的内部压力P。进 行实时监控，并根据监控结果相应对差值比较结果^"^同步调整，因而与动作保护值Dp 相对比的差值比较结果Ps-Ptl为一根据负载变化而实时调整的变值，有效克服了现有给水泵的汽蚀防护方法中因设计动作值P1以及Iitl和Ii1均为定值而导致的不良后果，因而本实用新型能实时准确反映给水泵的运行工况。4、实用价值高，推广应用前景广泛，能有效适用至各种类型火电厂中的给水泵 防汽蚀保护中，与现有技术相比，本实用新型在能保证给水泵在各种工况下均能安全可 靠运行的前提下，还能将给水泵的前置泵扬程大幅降低，因而大大降低了施工难度，减 少了施工投入成本，具有很高的经济价值。综上所述，本实用新型设计合理、结构简单、布设方便且使用效果好、经济及 社会价值高、工作性能安全可靠，能实时准确反映给水泵的运行工况，比以往汽蚀保护 方法更科学，更合理，更安全可靠，有效克服了现有给水泵防护方法所存在的前置泵扬 程大、易出现汽蚀保护误动作、使用效果较差等缺陷和不足。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为现有给水泵汽蚀防护装置的测点布设位置示意图。图2为本实用新型的工作原理图。附图标记说明1-给水泵；2-入口滤网一；3-压力开关；4-除氧器；5-前置泵； 7-液压管道；8-阀门；9-入口滤网二； 10-压力检测单元一；11-压力检测单元二； 13-DCS控制系统；14-压差开关。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型包括两个压力检测单元、对两个压力检测单元所检测 信号进行差值比较并将差值比较结果与设定保护值Dp = NpSHX Pg进行大小比较判断的 差值比较单元和根据差值比较单元的比较判断结果对给水泵1进行跳间控制以进入汽蚀 保护状态的控制系统，所述控制系统与给水泵1相接；公式Dp = NpSHX P g中，NpSH 为给水泵1的允许汽蚀余量，P为给水泵1内部所流通液体介质的密度，且g为重力加 速度。两个压力检测单元包括对给水泵1的吸入口处压力进行实时检测的压力检测单元 一 10和对除氧器4的内部压力进行实时检测的压力检测单元二 11，所述压力检测单元一 10和压力检测单元二 11均接差值比较单元，所述差值比较单元与所述控制系统相接且将 差值比较结果同步传送至所述控制系统，所述除氧器4通过液压管道7与给水泵1的吸入 口相接。本实施例中，所述压力检测单元一 10和压力检测单元二 11均为压力变送器，且 差值比较单元为压差开关14。所述控制系统为DCS控制系统13。实际安装时，所述压力检测单元二 11布设在除氧器4的内壁上，压力检测单元 一 10布设在给水泵1的入口滤网一 2与给水泵1的吸入口之间的液体介质流通管路中。另外，所述给水泵1前侧加装有前置泵5，所述除氧器4与前置泵5之间以及前 置泵5与给水泵1之间均通过液压管道7进行连接，且除氧器4与前置泵5间的液压管道 7上装有阀门8，所述前置泵5的吸入口前装有入口滤网二 9。[0031]实际使用过程中，通过压力检测单元一 10和压力检测单元二 11分别对给水泵1 的吸入口处压力和除氧器4的内部压力进行实时检测，其中压力检测单元一 10所检测给 水泵1的吸入口处压力为高压侧且其压力值为Ps，压力检测单元二 11所检测除氧器4的 内部压力为低压侧且其压力值为P。，并且Ps = PAChAh1) P g，其中hQ为除氧器4与给水 泵1的吸入口间的高度差，Ii1为给水泵1前侧所配装前置泵5的扬程。因而，所述 力检测单元一 10和压力检测单元二 11将各自实时所检测的压力信 号Ps和Po，同步传送至压差开关14;所述压差开关14对压力信号Ps和Ptl进行差值比较 并将差值比较结果Ps-Pq与设定保护值Dp = NpSHXPg进行大小比较判断，具体是当 Ps-h < Dp时，压差开关14动作并同步向DCS控制系统13发送动作指令，此时DCS控 制系统13控制给水泵1跳闸并进行汽蚀保护；而当Ps-PgDp时，压差开关14不动作。 这样，通过压力检测单元一 10、压力检测单元二 11和压差开关14能对给水泵1的工作状 态进行实时监控。另外在除氧器4投运的整个过程中，除氧器4内部的压力Ptl随负荷变化而变化， 而通过压力检测单元二 11对除氧器4的内部压力进行实时监控，并根据监控结果相应对 差值比较结果Ps-Ptl同步调整，因而与动作保护值Dp相对比的差值比较结果Ps-Ptl为一根 据负载变化而实时调整的变值，有效克服了现有给水泵1的汽蚀防护方法中因设计动作 值P1以及Iitl和Ii1均为定值而导致的不良后果。同时，由于火力发电厂中，除氧器4在滑压运行时，除氧器4的内部压力P。可 近似看为当前温度下的汽化压力，而给水泵1的吸入口水温又可近似为除氧器4的内部 水温，因此Pc^Pv，其中Pv为当前温度下给水泵1的吸入口处的汽化压力。因而，只要 Ps-Pv^Ps-Po = (ho+hi) P g > Dp = NpSHX P g就能保证给给水泵1不会汽蚀。由公式 Ps-Pv^Ps-P0 = ChAh1) P g > Dp = NpSHX P g可看出本实用新型中，给水泵1进行汽 蚀保护运行动作的条件(即动作保护值Dp = NpSHX P g)与给水泵1产生汽蚀的条件吻 合，而且与负荷和除氧器4的内部压力Ptl无关，因而本实用新型能保证给水泵1在各种 工况下均能安全可靠运行。另外，在传统设计中，为了能满足在低负荷时给水泵1的压力低而不会产生误 动，前置泵5的扬程设计都偏大，目前火电厂中，前置泵5的扬程一般在80m 150m。 而本实用新型中，由于只需满足ChAh1) P g > NpSHX P g，就能保证给水泵1不会发生 汽蚀，因而在前置泵5的选型及除氧器4的安装高度设计中，只需要考虑知+hi >NpSH 即可。目前，火电厂中给水泵1的必需汽蚀余量NpSHr—般为30 60m，且当给水泵 1的允许汽蚀余量NpSH取必需汽蚀余量NpSHr的1.5倍时，由于除氧器4与给水泵1的 吸入口间的高度差Iitl为20m左右，则相应地前置泵5的扬程只需25 70m，这样就大大 降低了成本，提高经济性。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡 是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变 化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种给水泵防汽蚀保护装置，其特征在于包括两个压力检测单元、对两个压力 检测单元所检测信号进行差值比较并将差值比较结果与设定保护值Dp = NpSHX P g进 行大小比较判断的差值比较单元和根据差值比较单元的比较判断结果对给水泵(1)进行 跳闸控制以进入汽蚀保护状态的控制系统，所述控制系统与给水泵(1)相接；公式Dp = NpSHX P g中，NpSH为给水泵(1)的允许汽蚀余量，P为给水泵(1)内部所流通液体 介质的密度，且g为重力加速度；两个压力检测单元包括对给水泵(1)的吸入口处压力进 行实时检测的压力检测单元一(10)和对除氧器(4)的内部压力进行实时检测的压力检测 单元二(11)，所述压力检测单元一(10)和压力检测单元二(11)均接差值比较单元，所述 差值比较单元与所述控制系统相接且将差值比较结果同步传送至所述控制系统，所述除 氧器(4)通过液压管道(7)与给水泵(1)的吸入口相接。
2.按照权利要求1所述的给水泵防汽蚀保护装置，其特征在于所述压力检测单元 一 (10)和压力检测单元二(11)均为压力变送器，且差值比较单元为压差开关(14)。
3.按照权利要求1或2所述的给水泵防汽蚀保护装置，其特征在于所述控制系统为 DCS控制系统(13)。
4.按照权利要求1或2所述的给水泵防汽蚀保护装置，其特征在于所述压力检测单 元二(11)布设在除氧器(4)的内壁上，压力检测单元一(10)布设在给水泵(1)的入口滤 网一(2)与给水泵(1)的吸入口之间的液体介质流通管路中。
专利摘要本实用新型公开了一种给水泵防汽蚀保护装置，包括两个压力检测单元、对两个压力检测单元所检测信号进行差值比较并将差值比较结果与设定保护值Dp＝NpSH×ρg进行大小比较判断的差值比较单元和根据差值比较单元的比较判断结果控制给水泵跳闸并进行汽蚀保护的控制系统；两个压力检测单元包括分别对给水泵吸入口处压力和除氧器内部压力进行实时检测的压力检测单元，差值比较单元与控制系统相接且将差值比较结果同步传送至控制系统。本实用新型设计合理、结构简单、布设方便且能实时动态准确反映给水泵的实际运行工况，比以往汽蚀保护更科学、合理与可靠，有效克服现有给水泵必须要求大扬程前置泵、易出现汽蚀保护误动作、使用效果差等缺陷。
文档编号F04D29/66GK201794834SQ20102022417
公开日2011年4月13日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者周斌, 张乐天 申请人:华北电力科学研究院(西安)有限公司