萊鋼型鋼區(qū)化水車間循環(huán)泵安全穩(wěn)定運(yùn)行的問題分析及改進(jìn)

王春芹,李文濤，周 妍,王 強(qiáng)

（山鋼股份萊蕪分公司能源動力廠，山東萊蕪 271104）

1 現(xiàn)狀概述

萊鋼型鋼循環(huán)水系統(tǒng)有6 臺循環(huán)泵，設(shè)計最大運(yùn)行能力為5500 t/h，負(fù)責(zé)供給高爐鼓風(fēng)機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)凝汽器、引送風(fēng)機(jī)鍋爐輔機(jī)設(shè)備、TRT發(fā)電機(jī)油系統(tǒng)所用冷卻水。每臺循環(huán)泵年運(yùn)行時間約8 個月，理論大修周期應(yīng)為20～24 個月。但實際運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)：循環(huán)泵葉輪汽蝕速度快，葉輪腐蝕后導(dǎo)致系統(tǒng)機(jī)械平衡不均勻、軸承磨損過大引起泵運(yùn)行不穩(wěn)，甚至使電機(jī)側(cè)受力失衡，導(dǎo)致電機(jī)軸承磨損故障頻發(fā)，運(yùn)行周期縮短，被迫頻繁對泵和電機(jī)檢修，泵被迫帶病運(yùn)行,長時間帶來較多安全隱患。在不均衡的運(yùn)行環(huán)境中，電機(jī)基礎(chǔ)松動劣化趨勢上升，系統(tǒng)大的平衡破壞，循環(huán)泵處于極不安全運(yùn)行狀態(tài)。其檢測值如表1。

表1 2#循環(huán)水泵狀態(tài)監(jiān)測情況

由表1 數(shù)據(jù)可見，泵軸承的各方向振速各項均大，軸承加速度、高頻包絡(luò)加速度也略高，葉輪通過頻率成分明顯（99.38 Hz 是葉輪通過頻率）。結(jié)合該設(shè)備的特性，認(rèn)為是葉輪汽蝕嚴(yán)重造成；電機(jī)高頻包絡(luò)加速度軸向偏高，是大振速、位移引起的，各軸承無故障，數(shù)值上還可接受；電機(jī)兩前地腳有松動，是電機(jī)基礎(chǔ)的鋼板框架松動導(dǎo)致,需檢查葉輪汽蝕情況并通過基礎(chǔ)改進(jìn)后對其進(jìn)行復(fù)查。

2 影響循環(huán)泵穩(wěn)定運(yùn)行的原因分析

循環(huán)泵的性能參數(shù)為,型號：DFSS600-710A;流量：5500 t/h;揚(yáng)程：41m;有效汽蝕余量：4.2 m。根據(jù)循環(huán)泵的運(yùn)行現(xiàn)狀及檢修記錄，經(jīng)過仔細(xì)研討，初步對存在的缺陷分析總結(jié)如下：

2.1 循環(huán)水系統(tǒng)存在一定的缺陷，平時運(yùn)行3 臺循環(huán)泵時，吸水井的液位即吸水井的上液面至吸水井底部，運(yùn)行控制液位偏低，為4.7～4.8 m，而循環(huán)泵的吸入口的中心垂直距離吸水井底部為1.2 m 左右，即泵的吸入口中心至液面的距離為3.5～3.6 m,系統(tǒng)的有效汽蝕余量較小（有效汽蝕余量越大越不易汽蝕），容易導(dǎo)致循環(huán)泵運(yùn)行時出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，從而使循環(huán)泵的葉輪過早的汽蝕，進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 循環(huán)泵的葉輪采用的材質(zhì)為鑄鐵，材質(zhì)抗腐蝕能力差，鑄造表面粗糙不光滑，粗糙度達(dá)到Ra12.5，在電導(dǎo)率2265 μS/cm 左右、氯離子含量較高（355 mg/L 左右）的循環(huán)水環(huán)境中運(yùn)行的循環(huán)泵葉輪腐蝕速度快，抵抗汽蝕能力差，因此葉輪的壽命較短，這就決定了循環(huán)泵的運(yùn)行周期較短。

2.3 經(jīng)過對現(xiàn)場循環(huán)泵運(yùn)行情況的監(jiān)測，在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)振幅大、不穩(wěn)定現(xiàn)象，經(jīng)專業(yè)測定究其根源在于循環(huán)泵電機(jī)的基礎(chǔ)不穩(wěn)定，原來的基礎(chǔ)設(shè)計只是簡單的角鐵方形框架進(jìn)行了淺層水泥凝固固定，其穩(wěn)定性能差，從而影響了循環(huán)泵的整體運(yùn)行狀態(tài)，這也是造成循環(huán)泵不安全運(yùn)行的原因之一。

3 整改措施

針對循環(huán)水系統(tǒng)吸水井液面距離循環(huán)泵的吸入口低、葉輪材質(zhì)差、電機(jī)基礎(chǔ)缺陷，研討制定出整改措施如下：

3.1 解決循環(huán)水的系統(tǒng)存在的缺陷

3.1.1 在原來涼水塔回流溝的周邊再加高壘砌30 cm，將溢流管口也相應(yīng)的提高20 cm，盡可能提高塔底的蓄水量以整體提高吸收井的液位，通過試驗在冷卻塔正常運(yùn)行不溢流的狀況下，將循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行水位提到最高，約5.3 m，以保證涼水塔底水不溢流,并為試運(yùn)泵時留出余量即涼水塔底的液位距溢流口約15 cm。涼水塔與吸水井的位置示意如圖1。

圖1 涼水塔與吸水井相對位置示意圖

3.1.2 對保證泵的入口暢通穩(wěn)定做了積極工作，塔的四周外加護(hù)網(wǎng)阻止外來異物的侵入而堵塞濾網(wǎng)，把回水溝濾網(wǎng)換為大孔徑及加高底地溢流口保證泵的吸入口處的水保持平穩(wěn)狀態(tài)，回水溝安裝高強(qiáng)度高密封閘板,實現(xiàn)塔底有效清淤，保證了水質(zhì)的合格和濾網(wǎng)的干凈無阻，使水均勻流動，避免旋渦的形成和泵吸入口的堵塞，有效減少了汽蝕的發(fā)生。

3.2 改變?nèi)~輪材質(zhì)提高耐汽蝕性

打破應(yīng)用材質(zhì)為鑄鐵的循環(huán)泵葉輪的慣例，采用鑄鋼的或其他特殊材質(zhì)的葉輪，或者將葉輪的表面噴涂防腐蝕材料以延長葉輪的壽命，如：葉輪噴涂高分子超滑涂層材料后具有表面光滑，可在流體設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生光滑的表面。

3.3 對泵的電機(jī)基礎(chǔ)要進(jìn)行徹底的整改

將原來的不穩(wěn)固的基礎(chǔ)拆除，重新用螺紋鋼打框架增加混凝土與框架的親和力，用整個鋼板做面預(yù)埋地腳螺栓，然后用硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級較高的PI62.5 水泥做好二次灌漿，基礎(chǔ)混凝土應(yīng)平整無裂紋、空洞、露筋等現(xiàn)象，其標(biāo)高偏差不大于2 mm；基礎(chǔ)混凝土與二次澆注混凝土的接觸表面應(yīng)鑿出新的毛面，并清理干凈；安放墊鐵處的混凝土表面應(yīng)鏟平，并應(yīng)使兩者接觸密實且四角無翹動；二次灌漿前底座外側(cè)混凝土應(yīng)比底座內(nèi)側(cè)低，但不能低于底座高度的1/2；二次灌漿后，要待混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后才能緊固地腳螺栓。

4 整改效果評價

4.1 通過運(yùn)行提高循環(huán)水吸水井的水位后，相應(yīng)提高了泵的入口水平線與吸水井的液面的高度差0.3～0.4 m，這樣系統(tǒng)的有效汽蝕余量相應(yīng)地增大了。通過塔的四周外加護(hù)網(wǎng)、把回水溝濾網(wǎng)換為大孔徑及加高底地溢流口、回水溝安裝高強(qiáng)度高密封閘板實現(xiàn)塔底有效清淤，這樣循環(huán)水的水質(zhì)明顯提高，濾網(wǎng)堵塞機(jī)率大大降低，提高了泵的抗汽蝕性。

4.2 將循環(huán)泵的葉輪改進(jìn)材質(zhì)，4#循環(huán)泵在更換采用鑄鋼材質(zhì)的葉輪后，在18 個月檢修查看，經(jīng)試驗使用的超光滑鑄鋼葉輪表面良好無腐蝕穿孔現(xiàn)象；其1#泵上進(jìn)行試驗，在表面噴涂了防銹層（聚脲）材料后的葉輪也增加了循環(huán)泵葉輪的運(yùn)行周期，從原來的7～10 個月的周期延長至15 個月。通過提升液位，改造前后不同材質(zhì)的葉輪運(yùn)行周期如圖2。

圖2 葉輪運(yùn)行周期

4.3 經(jīng)過對循環(huán)泵電機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)框架的設(shè)計和重新更換加固，整改后循環(huán)泵的運(yùn)行穩(wěn)定，通過點檢測試記錄，對明顯部位的檢測其整改之前與之后的振動比較如表2。

表2 狀態(tài)檢測mm

通過比較可以明顯地看到在基礎(chǔ)整改后泵及電機(jī)的運(yùn)行狀況有了大幅度的改善，從而保證了循環(huán)泵的安全運(yùn)行。