1.富裕揚程情況調(diào)查

　　調(diào)查我廠鍋爐，各參數(shù)見表1。

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　　從表1中可知，各泵的富裕揚程普遍較高，其中燃煤爐和九機廢熱爐的水泵設計揚程約為鍋爐規(guī)定使用壓力的兩倍。

　　2.水泵的額定揚程、實際揚程和富裕揚程

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　　人們希望鍋爐實際使用的壓力能夠穩(wěn)定并盡量接近規(guī)定使用壓力(即安全閥的設定壓力，用戶自己確定)，但由于外界負荷的影響，鍋爐工況是經(jīng)常變化的，為了保證鍋爐在規(guī)定使用壓力時水泵都能正常供水，水泵額定揚程H泵的選擇應以鍋爐的規(guī)定使用壓力為基本依據(jù)，并按下式確定其數(shù)值：

　　H泵=104p+H靜+H閥+H系+H裕，m　　(1)

　　式中　p——鍋爐的規(guī)定使用壓力，MPa

　　104——水在70℃時，1MPa等于104m水柱高度

　　H靜——運行前泵出口處水柱靜壓力，m

　　H閥——泵出口閥的正常阻力損失，m

　　H系——出口閥下游管路系統(tǒng)的沿程及局部阻力損失之和，m

　　H裕——水泵設計的富裕揚程，m

　　式中H裕主要考慮用于補償泵漏水、內(nèi)部回流、轉速不足和揚程達不到設計值時的揚程降低，一般不作為較大幅度提高規(guī)定使用壓力的揚程儲備。在泵的實際運行中，泵不提供這一揚程，其實際揚程，H′泵永遠只滿足下式：

　　H′泵=104p′+H靜+H′閥+H′系　　(2)

　　式中　p′——鍋爐的實際壓力(一般，≤規(guī)定使用壓力),MPa

　　將式(1)、(2)相減得其實際富裕揚程為：

　　H′裕=H泵-H′泵

　　=104(p-p′)+(H閥-H′閥)+(H系-H′系)+H裕

　　在不調(diào)節(jié)出口閥的情況下，H閥—H′閥=O，H系-H′系=O，于是得：

　　H′裕=104(p-p′)+H?！　?3)

　　式(3)表明，當實際使用壓力低于規(guī)定使用壓力時，實際富裕揚程將增大，往往使富裕揚程過高。

　　3.過高富裕揚程的危害

　　考慮留出適當?shù)母辉P程對泵的正常供水和鍋爐的安全運行是必要的，但富裕揚程過高是有害的。在某些情況下，不僅僅是大馬拉小車、效率下降的問題，也會因流量增大誘發(fā)汽化和汽蝕，影響正常供水;過度調(diào)節(jié)出口閥會造成很大的能量損耗，使泵體和管路系統(tǒng)產(chǎn)生強烈振動。下面我們利用圖2對這一問題作一具體分析。假設圖2中H-Q線上E點為泵的設計工作點，此時，泵的管網(wǎng)阻力特性曲線為c f，該點的揚程為HE，流量為QE，HE由式(1)確定。當鍋爐在規(guī)定使用壓力p處運行且出口閥全開時，管路的阻力特性曲線由c f變?yōu)閏 d，c d與H-Q的交點D為實際工作點，其揚程HD只用于提供在流量QD下進入鍋筒的靜態(tài)揚程(H靜+104p)和克服局部阻力和沿程阻力損失的動態(tài)揚程，而不提供富裕揚程。但對設計工作點E點而言，該處流量和揚程都有富裕，可以調(diào)節(jié)。實際工作點與設計工作點偏離的原因就是由于設計富裕揚程HE-HF的存在。從圖中可知，工作點由E變?yōu)镈時，泵出流量由QE增至QD。根據(jù)水泵特性曲線可知，流量增大時會導致功率增加和效率變化。當富裕揚程較大而又未加調(diào)節(jié)時會使流量猛增，功率隨之增加，效率可能降低;流量增至一定值時還會使泵產(chǎn)生氣體，發(fā)生汽蝕和供水不足現(xiàn)象。此時人們往往不能正確作出判斷，甚至認為是鍋爐逆止閥倒汽。

　　觸決這個問題的一般做法是調(diào)節(jié)出口閥門，減小開度(也可降速運行)，使實際工作點移至設計工作點，這時管路特性曲線變?yōu)閏 f。c f曲線明顯變陡，泵的流量減少，揚程增大到設計值，泵處于理想運行狀態(tài)。但根據(jù)原曲線cd知，泵只要供給原管路系統(tǒng)(閥保持原位)HF揚程時就可獲得流量QE，而調(diào)節(jié)后在c f線上獲得同一流量，泵必須提供HE揚程。由于原管路出口閥下游阻力情況無變化，因此揚程損失HE-HF必然是由于出口閥開度調(diào)小后在閥門上產(chǎn)生的。從圖中可見，要使水泵在設計工作點工作，除了D點的富裕揚程HE-HD要消耗在出口閥關小的損失中外，流量由QD沿cd線減為QE所減小的阻力損失HD-HF也要重新消耗在出口閥調(diào)節(jié)的損失中，即設計工作點E的富裕揚程HE-HF要全部消耗在出口閥關小上。水泵的效率雖未降低，但管路損失增加了，整個系統(tǒng)的效率明顯降低了。

　　以上所述為鍋爐實際使用壓力p′等于鍋爐規(guī)定使用壓力p時的情況，此時H′裕=H裕，沒有增大。但大多數(shù)鍋爐都是在偏離規(guī)定使用壓力下運行的，尤其是冬季。根據(jù)式(3)知，這時的實際富裕揚程更大，圖2曲線由c d降至a b，新的工作點為B，這時的流量更大，由此引起的問題也更加嚴重。要使泵在設計工作點附近運行，閥門的開度已很小，稍一開大就會發(fā)生汽蝕和振動，無法供水。流量變化引起壓力變化，壓力降低引起汽蝕。

　　富裕揚程過高造成汽蝕是鍋爐上水中易發(fā)生的問題之一。流量增加使水的流速加快，泵內(nèi)局部壓力增大，當壓力降至等于或小于水溫對應的汽化壓力時，水就會發(fā)生汽化。根據(jù)資料〔1〕，汽蝕余量Δhe按下式計算：

式中　pe——水箱液面壓力，敝開式水箱為大氣壓，N/m2

　　ρg——給水的密度ρ×9.8，N/m3

　　pv——給水溫度下，水的飽和蒸汽壓力，N/m2

　　Hg——灌水壓頭，m

　　hw——吸入管路的能頭損失，m

　　當流量增大時，吸入管路的能頭損失hw增大，則有效汽蝕余量Δhe減小。當Δhe等于或小于泵的必需汽蝕余量Δhr時就會發(fā)生汽蝕。實驗也證明泵的吸上真空高度Hs隨流量的增加而下降。