循環(huán)水泵高低速切換箱故障分析及改進措施

劉翔

（國家能源集團黃金埠發(fā)電有限公司，江西 上饒 335101）

0 引言

黃金埠發(fā)電公司裝有兩臺650MW燃煤火力發(fā)電機組，循環(huán)水系統(tǒng)采用擴大單元制、冷卻塔循環(huán)供水系統(tǒng)，每臺機組配備循環(huán)水泵二臺，設(shè)計為一用一備，兩臺機組之間循環(huán)水出水母管設(shè)置聯(lián)絡(luò)門，能相互備用。循環(huán)水泵電機均為湘潭電機廠生產(chǎn)，型號：YKSL4000-16/2150-1，額定功率：4000kW，額定電流：489.2A。

循環(huán)水泵的主要功能就是往汽輪機的凝汽器中提供冷卻水，以確保凝汽器在最佳的真空條件下工作。而凝汽器需要的水量和水進入時的溫度也存在相應(yīng)的比例聯(lián)系，當(dāng)水的溫度越低的時候，凝汽器所需要的冷卻水量也隨著變得更小[1]。黃金埠發(fā)電公司全年循環(huán)水溫度在10～35℃之間變化，水的溫度受不同季節(jié)與環(huán)境的影響較大，充分利用這一季節(jié)性溫度變化特點，于2009年04月對循環(huán)水泵電機進行變極改造，由單速16極改為雙速16/18極，低速運行時電流328A左右，較高速運行時電流降低約109A，改造后夏季高速運行，冬季低速運行，節(jié)能效果明顯。

1 設(shè)備故障及原因分析

隨著企業(yè)節(jié)能降耗的需求越來越高，已不滿足于夏冬季的切換，而是逐步探索利用晝夜間溫差來指導(dǎo)高低速泵運行的新優(yōu)化節(jié)能運行方式，導(dǎo)致循環(huán)水泵啟停次數(shù)頻繁，多次在啟動過程中出現(xiàn)切換箱內(nèi)連接片處拉弧、過熱，導(dǎo)致設(shè)備損壞跳閘，嚴(yán)重威脅機組安全運行[2-3]。

每次故障后檢查問題基本上都出現(xiàn)在切換箱內(nèi)，接線柱上松動、連接片過熱燒毀，從現(xiàn)場看，故障點發(fā)熱嚴(yán)重、絕緣擊穿、拉弧，銅螺栓或連接片過熱損壞，根據(jù)Q=I2Rt可知發(fā)熱原因主要有兩方面：一是電流過大，二是接觸電阻過大。根據(jù)R=ρL/S可知，導(dǎo)流截面積越小，電阻越大。因此，起動瞬間大電流帶來的電動力的沖擊、起停過程以及運行中的振動、導(dǎo)流部分的熱脹冷縮等原因可導(dǎo)致螺栓松動，接觸面出現(xiàn)間隙[4]；另外螺帽接觸面小、連接片開孔尺寸偏大與螺桿不完全匹配，會造成導(dǎo)流面積不夠，這些原因都可能導(dǎo)致接觸電阻大，接頭過熱。

綜合分析，故障主要原因是原有切換箱接線柱存在設(shè)計問題，其存在的主要問題有：

（1）連接片開孔尺寸不規(guī)則，不能完全與導(dǎo)電螺栓匹配，導(dǎo)電接觸面實際上僅僅為銅螺帽的面積，導(dǎo)致接觸面積小。

（2）導(dǎo)電螺桿采用穿心式絕緣子，固定均為銅螺帽，因銅材質(zhì)本身機械強度差，既要起固定作用，又要起導(dǎo)流作用，易因材質(zhì)本身的形變或熱脹冷縮等原因出現(xiàn)松動。

（3）導(dǎo)電螺桿與引出線之間為焊接，因工藝質(zhì)量問題容易出現(xiàn)焊接不牢靠，焊接處接觸電阻大，引起局部過熱。

為了能滿足新的優(yōu)化節(jié)能運行方式，適應(yīng)循環(huán)水泵的頻繁啟停，確保電機安全運行，徹底消除切換箱存在的安全隱患，需對循環(huán)水泵高低速切換箱進行改造。

2 改進措施與實施

（1）放棄原來穿芯絕緣子的連接方式，導(dǎo)電銅螺桿由原來的焊接改為冷壓銅接線端子，接頭處包裹高壓云母帶，外層用高壓熱縮套管。銅接線端子引出后接在銅排上。

（2）銅接線排固定在絕緣棒上，引出線銅接線端子與銅排接觸面積明顯增大。另外固定銅排用螺栓不參與導(dǎo)電，不混用。

（3）所有螺栓放棄銅材質(zhì)，采用高強度螺栓，機械強度更高。

3 改造后效果

經(jīng)過一系列改進措施后，高低速切換箱內(nèi)接線端子的機械強度明顯提升，循環(huán)水泵電機在高速運行時，各個接線端子溫升正常，溫度相差不超過3℃，多次啟停運行均正常，徹底消除接線端子過熱、松動、拉弧現(xiàn)象。設(shè)備可靠性顯著提高，為循環(huán)水優(yōu)化節(jié)能運行方式打下堅實基礎(chǔ)。

以前，循環(huán)水采用夏、冬季進行高低速之間的切換，現(xiàn)在逐步探索新的優(yōu)化節(jié)能運行方式，實現(xiàn)利用晝夜之間水溫差來選擇循環(huán)水泵的高低速運行，擴大了變極后循環(huán)水泵的適應(yīng)范圍，充分挖掘了節(jié)能空間[5-6]。

表1 優(yōu)化運行參數(shù)對照表（循環(huán)水泵電機正常為每臺機組一臺高速檔電機，一臺低速檔電機配置）

根據(jù)以上方案，可以在單機單泵、單機雙泵、雙機三泵、雙機雙泵等不同運行方式中進行合理的選擇，因循環(huán)水泵低速運行時較高速時電流降低約109A，假設(shè)每天以低速代替高速運行時間為8小時，則每天可節(jié)省電量9000kW·h，節(jié)能效果明顯[7-8]。

4 結(jié)語

通過對循環(huán)水泵電機故障的分析，找到故障原因并提出改進措施，對高低速切換箱實施改造，提高了循環(huán)水泵的運行可靠性，徹底解決了切換箱內(nèi)接線柱發(fā)熱、拉弧故障的隱患。同時，對循環(huán)水的運行方式進一步優(yōu)化，大大擴展了高低速循環(huán)水泵的適用范圍，充分挖掘節(jié)能空間，為同類型故障的解決、同類型設(shè)備改造升級提供的參考。