600MW強(qiáng)制循環(huán)鍋爐爐水泵電機(jī)燒損原因分析及對(duì)策

董 超，王 盈

(1.貴州金元發(fā)電運(yùn)營(yíng)有限公司盤南分公司，貴州 盤縣 553505;2.黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150002)

1 問題的提出

某電廠600MW機(jī)組鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG—2008/18.2—YM2型，亞臨界、一次中間再熱強(qiáng)制循環(huán)鍋爐。該鍋爐配置美國(guó)CE—KSB爐水循環(huán)泵3臺(tái)，單泵運(yùn)行可滿足60%的額定負(fù)荷;兩臺(tái)泵運(yùn)行即滿足100%的最大連續(xù)負(fù)荷。正常運(yùn)行工況可3臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行，所有循環(huán)泵停運(yùn)時(shí)不允許鍋爐運(yùn)行。由此可以看出，爐水循環(huán)泵是為了保證鍋爐水循環(huán)而設(shè)計(jì)的，其作用是強(qiáng)迫爐水循環(huán)，使整個(gè)鍋爐的循環(huán)動(dòng)壓頭提高3～5倍，為大容量超高參數(shù)鍋爐確保良好的循環(huán)回路創(chuàng)造條件。

CE—KSB爐水循環(huán)泵的電動(dòng)機(jī)與泵采用整軸連成一體，立式安裝。泵殼體、隔熱體和電動(dòng)機(jī)組成一個(gè)受壓筒，所有內(nèi)部構(gòu)件都安裝在受壓筒里面，電動(dòng)機(jī)組件與泵殼體用螺栓連接。在泵殼體與隔熱體之間填有撓性墊片，泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，泵殼體和電動(dòng)機(jī)內(nèi)均充滿高壓水，且該高壓水是連通的，泵內(nèi)高溫介質(zhì)由隔熱體與電機(jī)隔絕，推力盤兼有副葉輪，它的作用是促使電機(jī)內(nèi)的高壓水經(jīng)轉(zhuǎn)子和定子間的間隙循環(huán)從而冷卻電動(dòng)機(jī)腔室，并潤(rùn)滑導(dǎo)向軸承和推力軸承。該泵、電動(dòng)機(jī)及冷卻水系統(tǒng)見圖1。

該電廠二期工程裝有2臺(tái)600MW強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，共6臺(tái)爐水循環(huán)泵，相繼投產(chǎn)7年中先后共4次燒損3臺(tái)爐水循環(huán)泵電動(dòng)機(jī)，其中1臺(tái)爐水泵電機(jī)燒損原因是爐水泵高壓冷卻水系統(tǒng)泄漏造成，另外兩臺(tái)爐水泵電機(jī)的定子絕緣值逐漸降低，直至燒損。下面就針對(duì)爐水泵電機(jī)以上兩種損壞原因加以分析:

2 爐水泵損壞原因分析與預(yù)防措施

2.1 爐水泵高壓冷卻水系統(tǒng)的泄漏

該廠利用停機(jī)期間，在爐水泵冷卻水管路附近加裝操作平臺(tái)，由于對(duì)爐水泵及其冷卻水系統(tǒng)的膨脹量考慮不足，致使在鍋爐啟動(dòng)過程中，高壓冷卻水管路膨脹受阻而泄漏，同樣在安徽平圩發(fā)電公司也發(fā)生過6#濾網(wǎng)及33#壓力表泄漏，損壞爐水泵電機(jī)的事故。由于爐水泵高壓冷卻水回路與爐水壓力一致，高壓冷卻水系統(tǒng)泄漏后，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)腔室中的冷卻水壓力低于高壓爐水的壓力，使高溫爐水竄入電機(jī)內(nèi)。我們知道:電機(jī)內(nèi)介質(zhì)溫度是保護(hù)電機(jī)正常運(yùn)行的主要因素。試驗(yàn)證明:爐水泵電機(jī)內(nèi)監(jiān)測(cè)水溫為65℃時(shí)，電機(jī)短時(shí)間運(yùn)行其壽命不受影響。水溫85℃時(shí)，電機(jī)在短時(shí)間或長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)其壽命將縮短或損壞，所以該電機(jī)在運(yùn)行規(guī)程中明確規(guī)定:電機(jī)腔室內(nèi)水溫達(dá)56℃報(bào)警，60℃跳閘，因此330℃左右的爐水進(jìn)入電機(jī)腔室后釀成該類事故是必然的。

為防止?fàn)t水泵高壓冷卻水系統(tǒng)的泄漏，應(yīng)著重加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的運(yùn)行維護(hù)措施:

1)加強(qiáng)高壓冷卻水系統(tǒng)的監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)輕微的泄漏和電機(jī)腔室溫度的變化，為及時(shí)處理和消缺贏得時(shí)間。

2)嚴(yán)防6#濾網(wǎng)堵塞，9#閥未及時(shí)打開時(shí)，高壓冷卻水不能循環(huán)冷卻，而造成電機(jī)腔室溫度高，損壞電機(jī)。

3)爐水泵注水切換時(shí)，嚴(yán)防注水閥未關(guān)嚴(yán)、部分閥門該關(guān)閉而未關(guān)閉及逆止閥泄漏，使?fàn)t水倒流進(jìn)入注水管道而損壞電機(jī)。

4)在停運(yùn)凝結(jié)水、給水系統(tǒng)時(shí)要考慮爐水泵的注水水源切換問題，防止注水中斷導(dǎo)致電機(jī)腔室溫度急劇升高，損壞電機(jī)。

5)嚴(yán)防爐水泵的低壓冷卻水中斷及冷卻水量不足而引起隔熱體、高壓冷卻器溫度升高，從而導(dǎo)致爐水泵電機(jī)腔室溫度異常升高。

2.2 爐水泵電機(jī)的定子絕緣值逐漸降低導(dǎo)致的電機(jī)燒損

1996年該廠3#爐(1995年投產(chǎn))3#爐水泵電機(jī)燒損，檢修時(shí)將3 kV電壓等級(jí)的爐水泵電機(jī)改為6 kV電壓等級(jí)，實(shí)際運(yùn)行中該電機(jī)的絕緣值逐漸下降，并在1999年3#爐水泵電機(jī)再次燒損，考慮到電機(jī)絕緣值有不低于1 MΩ/kV的規(guī)定，于是再次將電機(jī)的電壓等級(jí)改回3 kV。

2001年該廠4#爐(1999年投產(chǎn))2#爐水泵電機(jī)(6 kV電壓等級(jí))同樣也是絕緣值逐漸下降，直至燒損。

從以上兩個(gè)電機(jī)損壞情況來看，電壓等級(jí)及絕緣要求值并非是造成電機(jī)損壞的直接原因，筆者認(rèn)為有必要從該電機(jī)結(jié)構(gòu)性能、運(yùn)行維護(hù)管理方面入手分析。

我們先了解該濕式電機(jī)的結(jié)構(gòu)性能:該電機(jī)定子繞組采用經(jīng)輻射處理的聚乙烯絕緣材料，聚乙烯繞組線施加電壓時(shí)產(chǎn)生“小樹脂”的幾率，在具有一定導(dǎo)電率的水中成倍增加，試驗(yàn)時(shí)用的污水(按一定配方配制)濃度增加，線圈壽命下降，因此水質(zhì)對(duì)該濕式電機(jī)壽命影響很大，同時(shí)電機(jī)軸承采用水潤(rùn)滑，若潤(rùn)滑水中雜質(zhì)顆粒直徑超過軸承水膜厚度，就會(huì)劃破水膜，使軸承承載力下降，加劇軸承磨損。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)采用測(cè)量繞組絕緣電阻作為電機(jī)繞組壽命的評(píng)定，聚乙烯絕緣線圈的絕緣電阻降到1 MΩ時(shí)被認(rèn)為是壽命終點(diǎn)，所以筆者認(rèn)為以下兩個(gè)因素是引起爐水泵電機(jī)的定子絕緣值逐漸降低導(dǎo)致電機(jī)燒損的主要原因。

2.3 其它因素

2.3.1 水質(zhì)因素

爐水泵在啟動(dòng)前，為除去可能存在于管路、電機(jī)和泵體中的雜質(zhì)和空氣，規(guī)程規(guī)定必須對(duì)高壓水管路和泵體進(jìn)行注水和清洗。爐水泵從開始注水清洗到11#門出水水質(zhì)合格大約需要2 h，由于注水清洗費(fèi)時(shí)費(fèi)力、影響啟機(jī)時(shí)間，加之管理監(jiān)督不到位，爐水泵注水清洗操作基本被忽略。該廠600MW機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)在2003年前不足4 500 h，因此在較長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間里，凝結(jié)水管道氧化腐蝕物會(huì)沉積在管道中，同時(shí)在停止?fàn)t水泵注水時(shí)，經(jīng)常性不進(jìn)行關(guān)閉 62#、18A#、18#、15#、23#門的操作，所以在啟動(dòng)凝結(jié)水泵時(shí)，大量的雜質(zhì)會(huì)很容易進(jìn)入爐水泵電機(jī)腔室中，再加上不進(jìn)行注水清洗操作，同時(shí)3#爐水循環(huán)泵的位置靠近注水母管，為雜質(zhì)進(jìn)入電機(jī)腔室而影響定子線圈絕緣埋下了重大隱患。

為降低注水水質(zhì)因素的影響，應(yīng)著重從以下幾個(gè)方面加以防范:

1)在62#門前加裝放水門，開啟62#門之前，先疏水，待水質(zhì)合格后，再開啟62#門。

2)在規(guī)程中明確:停止?fàn)t水泵注水后，增加“必須關(guān)閉62#門”的規(guī)定。

3)加強(qiáng)運(yùn)行人員責(zé)任心教育，認(rèn)真嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行注水清洗工作。

4)加強(qiáng)管理，在沒有得到爐水泵注水清洗水質(zhì)合格的報(bào)告單時(shí)，不得啟動(dòng)爐水循環(huán)泵。

2.3.2 定子線圈允許溫度的影響

為使聚集在爐水泵高壓冷卻水系統(tǒng)中的空氣逸出，爐水泵啟動(dòng)前需要點(diǎn)動(dòng)3次，規(guī)程規(guī)定每次啟動(dòng)運(yùn)行5 s且每次啟動(dòng)間隔15～20 min，由于這項(xiàng)操作完成后，馬上就進(jìn)行點(diǎn)火吹掃，為急于搶時(shí)間，經(jīng)常在間隔5 min左右后，管理人員就下令再次點(diǎn)動(dòng)。我們知道:導(dǎo)體通過電流時(shí)，在不斷產(chǎn)生熱量的同時(shí)也不斷地向周圍介質(zhì)散發(fā)熱量，當(dāng)導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，導(dǎo)體溫度必將會(huì)穩(wěn)定到某一數(shù)值，這一溫度值定義為穩(wěn)定溫度。如圖2所示，啟動(dòng)3次后，爐水泵定子線圈溫度就會(huì)達(dá)到接近它的短路電流產(chǎn)生的熱量所對(duì)應(yīng)的溫度θK，日積月累勢(shì)必會(huì)影響定子線圈的絕緣壽命，所以在任何情況下一定要杜絕違反規(guī)程規(guī)定的操作行為，保障設(shè)備安全、可靠地運(yùn)行。

圖1 電動(dòng)機(jī)及冷卻系統(tǒng)示意圖

圖2 短路電流產(chǎn)生的熱量所對(duì)應(yīng)的溫度

以上這兩種“慢性病”在實(shí)際運(yùn)行中短時(shí)間不易被察覺，出現(xiàn)的問題也不會(huì)立即顯現(xiàn)出來，只是造成潛在危害，所以在運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格加以防范。