鍋爐給水泵也稱為給水泵，被設(shè)計(jì)為多級(jí)徑向流泵，也就是常說的臥式多級(jí)泵，目前常用的主要是DG型多級(jí)鍋爐泵和DGP型自平衡多級(jí)鍋爐泵

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DG型多級(jí)鍋爐給水泵

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DGP型自平衡多級(jí)鍋爐給水泵

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它們用于向蒸汽發(fā)生器（例如鍋爐或核反應(yīng)堆）供給一定量的給水，該給水量與排出的蒸汽量相對(duì)應(yīng)。今天，所有鍋爐給水泵都是離心泵。

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鍋爐給水泵在功率輸入，材料，泵類型和驅(qū)動(dòng)方面的設(shè)計(jì)在很大程度上取決于電站技術(shù)的發(fā)展?；剂习l(fā)電廠的趨勢是越來越大的發(fā)電廠（2011年> 1000 MW）。這產(chǎn)生了具有30-50 MW驅(qū)動(dòng)力的鍋爐給水泵。

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直到1950年，泵出口橫截面的平均壓力（進(jìn)料泵的排出壓力）一直處于200 bar區(qū)域。到1955年，平均排氣壓力已升至400巴。1950年，質(zhì)量流量約為350噸/小時(shí)，而如今的流量為3,200噸/小時(shí)（在某些情況下高達(dá)4,000噸/小時(shí)）。鍋爐給水泵的工作溫度為160至210oC。在特殊情況下，處理后流體的溫度可能更高。

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1600 MW核電站中使用的給水泵的質(zhì)量流量高達(dá)4000噸/小時(shí)，給水泵的排放壓力為70至100 bar。

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直到1950年左右，鍋爐給水泵都是由非合金鋼制成。從那時(shí)起，它們就由鉻含量為13-14％的鋼制成。必須通過引入新的化學(xué)給水成分來進(jìn)行這種材料更改。高強(qiáng)度，耐腐蝕和耐腐蝕的馬氏體鉻鋼的開發(fā)以及良好的抗咬合性以及泵的所有組件（軸承，軸封，泵液壓系統(tǒng)等）的不斷發(fā)展為加油提供了條件。今天的鍋爐它的泵轉(zhuǎn)速為4500至6000 rpm。

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離心泵的質(zhì)量流量隨著電站中單位輸出功率的增加而迅速增加。如今，在傳統(tǒng)的800到1100 MW電廠機(jī)組中使用的滿負(fù)荷給水泵包括四到六個(gè)級(jí)，其級(jí)壓高達(dá)80 bar。1600 MW核電站的給水泵為單級(jí)類型。

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駕駛

在超過500兆瓦的常規(guī)電站中，滿負(fù)荷給水泵越來越多地由蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。在大多數(shù)情況下，所用冷凝渦輪的速度為5000至6000 rpm。

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電動(dòng)機(jī)通常驅(qū)動(dòng)化石燃料和核電站中的部分負(fù)荷給水泵。電動(dòng)給水泵的速度控制可以通過液力偶合器（例如變速渦輪機(jī)偶合器）或通過晶閘管的電動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)（2011年的很大驅(qū)動(dòng)功率約為18 MW ）。

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當(dāng)前，通常使用四個(gè)選項(xiàng)來安裝鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)器。

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低速增壓泵通常由渦輪的自由軸端通過減速齒輪驅(qū)動(dòng)，或由電動(dòng)機(jī)的自由端直接驅(qū)動(dòng)。

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單吸或雙吸增壓泵用于產(chǎn)生系統(tǒng)要求的下游連接的高速鍋爐給水泵的NPSHR。

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設(shè)計(jì)

對(duì)于常規(guī)電站，鍋爐給水泵設(shè)計(jì)為：

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多級(jí)桶抽泵

環(huán)形截面泵

鍋爐給水泵：桶式抽水帶出水口

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鍋爐給水泵：帶孔臺(tái)的環(huán)形截面型號(hào)

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這兩種類型的區(qū)別僅在于保壓殼的結(jié)構(gòu)，這將影響制造成本和安裝簡便性。在異常操作條件下，操作可靠性和耐用性沒有差異。旋轉(zhuǎn)部件和流道的尺寸可以設(shè)計(jì)成相同。

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下面介紹了在環(huán)形橫截面泵和桶式抽取泵之間進(jìn)行選擇的兩個(gè)方面：

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質(zhì)量流量越低且壓力越高，則桶形泵的材料和制造成本就越高。這不適用于環(huán)形截面泵。

修理安裝在系統(tǒng)中的泵時(shí)，桶形抽氣泵比環(huán)形截面泵具有一些優(yōu)勢。如果必須更換轉(zhuǎn)子，則注射器（請(qǐng)參閱泵殼）可以保持安裝在管道中。

如果沒有完整的備用泵，或者更換泵非常耗時(shí)，這對(duì)于電廠設(shè)備的可用性很重要。

對(duì)于核電站，通常使用帶有雙入口葉輪的單級(jí)給水泵（請(qǐng)參閱雙吸泵）和雙蝸殼。見圖6鍋爐給水泵

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鍋爐給水泵：鑄鐵雙吸反應(yīng)釜給水泵

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鑄造承壓殼體零件越來越多地由鍛造零件代替。例如，該進(jìn)料泵可以設(shè)計(jì)成在5300 rpm的速度下具有約4200 m3 / h的流速和約700 m的揚(yáng)程。

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對(duì)于沸水反應(yīng)堆，反應(yīng)器進(jìn)料泵的揚(yáng)程約為800 m，而對(duì)于壓水反應(yīng)堆，進(jìn)料泵的揚(yáng)程約為600 m。流速約為化石燃料發(fā)電廠中類似鍋爐給水泵的流速的兩倍。

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套管

對(duì)于鍋爐給水泵，必須考慮與殼體壁厚有關(guān)的兩個(gè)因素：壓力負(fù)荷和需要承受的不同溫度條件。通過使用高強(qiáng)度鐵氧體套管材料可以滿足這兩個(gè)條件。該材料可以使壁厚足夠薄，以避免溫度波動(dòng)引起的任何過載，但它也必須具有足夠的厚度，以確保必要的電阻內(nèi)部壓力安全性。

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桶殼

桶泵和桶泵殼體通常由非合金或低合金球墨鋼制成。堆焊用于與給水接觸的所有表面，以用耐腐蝕和侵蝕的材料覆蓋它們。

為了將泵焊接到管道中，如果要連接的噴嘴的材料來自不同的材料組，則必須提供適配器。

排放側(cè)的槍管蓋（包括排放壓力）由更大的無扭矩螺柱固定。密封件由型材接頭提供，僅通過主壓力（不超過幾百巴）加壓，而沒有任何外力。

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環(huán)形截面泵

環(huán)形截面泵的殼體極好由鍛造鉻或鍍有奧氏體（鐵固溶體）材料的碳鋼制成。

每個(gè)階段（請(qǐng)參閱階段）的殼體之間的密封元件通過金屬之間的接觸進(jìn)行密封，并且每個(gè)殼體通過吸氣和排氣殼體（請(qǐng)參閱泵殼）之間的拉緊螺栓軸向夾緊。

引起各種熱膨脹的熱沖擊主要在拉桿和平臺(tái)外殼的密封表面上產(chǎn)生額外的負(fù)載。

桶形抽吸泵和環(huán)形截面泵的共同特點(diǎn)是，壁厚越大，由熱沖擊引起的熱應(yīng)力就越大，這反過來會(huì)縮短泵的使用壽命。通常必須在泵的吸入壓力和排出壓力之間的壓力下提供噴霧水。通過從桶形泵和環(huán)形截面泵的泵級(jí)之一中抽水來解決該問題。

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鍋爐給水泵開挖階段

在環(huán)形截面泵的情況下，很容易在中等壓力下通過一級(jí)殼體中的一個(gè)排放噴嘴分配流量。參見圖5環(huán)形截面泵

對(duì)于桶抽取泵，桶的內(nèi)部分為三個(gè)壓力區(qū)域，因此在所需中間壓力下的部分流量可以直接引到外部。參見圖4桶泵

密封功能是通過排氣和分流壓力之間的特殊形狀的接頭以及分流和入口壓力之間的金屬對(duì)金屬的接頭來實(shí)現(xiàn)的。見圖7鍋爐給水泵

特別是對(duì)于異型接頭，可以滿足任何溫度沖擊的要求，并使密封面有較大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)

鍋爐給水泵的泵軸具有較小的靜態(tài)撓度，因?yàn)檩S承之間的間距要盡可能小，軸的直徑相對(duì)較大，并且葉輪通常會(huì)收縮到軸上（以實(shí)現(xiàn)高性能）。泵軸通常對(duì)振動(dòng)不敏感，并且在正常運(yùn)行期間（請(qǐng)參見“平滑運(yùn)行”）運(yùn)行平穩(wěn)，沒有任何徑向接觸。葉輪后部的輪轂直徑增加，葉輪入口的幾何形狀設(shè)計(jì)為很小直徑，以減少必須由平衡裝置吸收的殘余軸向力（請(qǐng)參見軸向推力）。

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單級(jí)反應(yīng)器給水泵的轉(zhuǎn)子甚至比鍋爐給水泵的轉(zhuǎn)子更堅(jiān)硬，其靜態(tài)撓度小于多級(jí)鍋爐給水泵的靜態(tài)撓度。

軸向推力平衡

常規(guī)發(fā)電廠中使用的鍋爐給水泵的一些葉輪布置在葉輪上以引起軸向推力。見圖。

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軸向推力的大小取決于特性曲線上工作點(diǎn)的位置，速度和內(nèi)部間隙的磨損量（請(qǐng)參見受控間隙密封）。如果發(fā)生異常運(yùn)行狀況，例如，可能會(huì)產(chǎn)生額外的干擾力?？栈?/span>

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在較大的鍋爐給水泵上，泵轉(zhuǎn)子處的軸向力由液壓平衡裝置平衡，處理過的流體流過該平衡裝置。平衡裝置通常與油潤滑推力軸承結(jié)合使用（請(qǐng)參閱滑動(dòng)軸承）。由于平衡裝置吸收了超過90％的軸向推力，因此可以使用相對(duì)較小的推力軸承。平衡裝置可以包括具有平衡盤座的平衡盤，或者具有相應(yīng)的節(jié)流襯套的平衡鼓或雙鼓。

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在帶有雙入口葉輪的反應(yīng)堆進(jìn)料泵（請(qǐng)參見雙吸泵）中產(chǎn)生的軸向推力是液壓平衡的。剩余的推力被油潤滑的推力軸承吸收。見圖6鍋爐給水泵

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平衡泵轉(zhuǎn)子上的徑向力

徑向力來自轉(zhuǎn)子的重量，機(jī)械失衡或液壓徑向推力。徑向力由兩個(gè)油潤滑的徑向軸承和一個(gè)節(jié)氣門間隙平衡，處理后的流體沿軸向方向沿著節(jié)氣門間隙流動(dòng)。該節(jié)流間隙位于葉輪入口側(cè)的葉輪頸部，或在常規(guī)電站中使用的多級(jí)鍋爐給水泵的情況下，位于葉輪的出口側(cè)（級(jí)間襯套）和平衡鼓。如果轉(zhuǎn)子處于偏心位置，則會(huì)在這些間隙中產(chǎn)生重新定心反作用力，這在很大程度上取決于壓力差和間隙幾何形狀（LOMAKIN效應(yīng)）。

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當(dāng)間隙中的給水由于異常的操作條件而并非純液相時(shí)，LOMAKIN效應(yīng)將大大降低（請(qǐng)參閱氣蝕）。

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間隙的靜液壓作用比機(jī)械剛度更有助于減小軸的撓度。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式是始終將運(yùn)行速度保持在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的臨界速度的位置，這可以額外吸收液壓激勵(lì)力（特別是在低流量運(yùn)行中）。

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附加的擴(kuò)散器或雙蝸殼可以減小徑向推力。

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軸封

鍋爐給水泵的常見軸封是機(jī)械密封，浮環(huán)密封和迷宮式密封。如今，包裝密封件已經(jīng)不那么普遍了。（另請(qǐng)參見軸封）。

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熱身并保暖

瞬態(tài)或低流量運(yùn)行條件將給鍋爐給水泵帶來額外的負(fù)載。這導(dǎo)致附加的應(yīng)力和應(yīng)變，以及導(dǎo)致部件變形，從而對(duì)其功能產(chǎn)生各種影響。

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如今，幾乎所有鍋爐給水泵都必須能夠應(yīng)對(duì)冷啟動(dòng)（高溫沖擊負(fù)載）和半暖啟動(dòng)，而不會(huì)造成任何損壞。在這些啟動(dòng)過程中，熱水會(huì)突然流入冷泵，這會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部組件升溫快于壓力邊界。根據(jù)啟動(dòng)頻率以及壓力和溫度（工作循環(huán)）的梯度曲線，這可能會(huì)縮短泵的使用壽命。

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在壁厚特別大的機(jī)器上，熱量將在較厚的零件中傳播得更慢，從而增加內(nèi)部應(yīng)力。

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通常，由于窄間隙用作受控間隙密封，因此不能排除轉(zhuǎn)子和定子之間的接觸。這適用于葉輪入口側(cè)的葉輪頸部，葉輪，擴(kuò)散器和級(jí)間襯套之間的出口側(cè)間隙以及具有多個(gè)節(jié)流間隙的平衡裝置（取決于設(shè)計(jì)）。

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例如，在入口管道中無法完全避免諸如蒸汽氣泡之類的關(guān)鍵運(yùn)行條件。定子和轉(zhuǎn)子之間的短暫接觸會(huì)在狹窄的間隙中引起較高的不平衡力。因此，材料對(duì)不僅必須耐腐蝕和侵蝕，而且還必須特別耐磨損（具有良好的抗咬合性）。事實(shí)證明，壓鑄鉻鋼和特殊的間隙幾何形狀是成功的。

在流量非常低或?yàn)榱愕倪\(yùn)行條件下，例如由渦輪驅(qū)動(dòng)的鍋爐給水泵的旋轉(zhuǎn)齒輪模式下，在處理后的流體中會(huì)形成溫度層，這可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子變形，并且還會(huì)稍有延遲。會(huì)引起非旋轉(zhuǎn)零件變形。一旦間隙被關(guān)閉，轉(zhuǎn)子將承受明顯更高的摩擦轉(zhuǎn)矩，這將使旋轉(zhuǎn)齒輪過載并使泵停止。在這種情況下，轉(zhuǎn)子上的溫度將不再相等，這將進(jìn)一步加劇轉(zhuǎn)子的變形。

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這可能會(huì)導(dǎo)致泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)幾個(gè)小時(shí)。通常，唯一的補(bǔ)救方法是讓機(jī)器冷卻以減少或消除臨界溫度層和變形。

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可以采取幾種措施來優(yōu)化泵的熱性能：

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避免泵內(nèi)和泵上的溫差過大

借助于絕緣室系統(tǒng)，冷區(qū)（軸封區(qū)）與熱流體通過的區(qū)（液壓系統(tǒng)和平衡裝置）熱隔離；提供熱密封以防止對(duì)流流動(dòng)，并設(shè)有特殊的熱套管。

隔離泵的外部。

它通常由節(jié)流壓力提供，并且通過強(qiáng)制流經(jīng)機(jī)器來對(duì)泵進(jìn)行預(yù)熱或隔離。

暫時(shí)或永久中斷機(jī)械密封（二次回路）區(qū)域中的冷卻水供應(yīng)。

限制臨界運(yùn)行條件（ΔT）（桶殼的頂部/底部）和/或殼與給水之間的ΔT的運(yùn)行參數(shù)。

減少大溫差的影響

使用旋轉(zhuǎn)齒輪將泵置于待機(jī)模式。

使用同步旋轉(zhuǎn)設(shè)備（以很小化或防止實(shí)際停機(jī)時(shí)間）。

排出關(guān)鍵散熱區(qū)域的水。

選擇軸封時(shí)選擇良好的熱特性

安裝非接觸式密封件（浮動(dòng)環(huán)密封件）。

上述措施通常用于桶式泵（桶式抽油泵），因?yàn)樗鼈兊耐獠砍叽?，壁厚，?qū)動(dòng)力（帶有旋轉(zhuǎn)齒輪的渦輪機(jī)）和工作模式被認(rèn)為比環(huán)形截面泵更為關(guān)鍵。如果可能，這些措施始終是自動(dòng)化的，以確保泵組的可用性。

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很小流量閥

很小流量閥（自動(dòng)循環(huán)閥）可確保很小流量，從而防止泵中的材料因不允許的溫度升高而蒸發(fā)或?qū)е碌涂栈F(xiàn)象，并防止在低流量運(yùn)行期間損壞。