鋼鐵廠加熱爐汽化系統(tǒng)給水泵調(diào)試案例分析

馬 眾，盧 輝，史黎明

（1.中天鋼鐵集團(tuán)有限公司，江蘇 常州213011；2.中冶南方（武漢）熱工有限公司，湖北 武漢430205）

某鋼鐵廠加熱爐汽化系統(tǒng)兩臺電動給水泵投入運(yùn)行約兩周后相繼出現(xiàn)故障，水泵機(jī)組啟動后自動跳閘。 一臺柴油機(jī)給水泵機(jī)組雖能運(yùn)行，但通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)振動過大，有一定超負(fù)荷現(xiàn)象。 本汽化系統(tǒng)共配有三臺給水泵機(jī)組， 兩臺電動給水泵（1#、2#電動給水泵）及一臺柴油機(jī)給水泵，其參數(shù)見表1。

表1 汽化系統(tǒng)給水泵機(jī)組參數(shù)

1 故障原因查找及分析

根據(jù)經(jīng)驗， 給水泵出現(xiàn)故障原因可能有汽化系統(tǒng)管路設(shè)計錯誤、施工安裝錯誤、設(shè)備故障。 為排除因施工安裝及操作方面的問題， 我們對現(xiàn)場系統(tǒng)進(jìn)行了仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)無錯誤。 進(jìn)一步查找水泵機(jī)組出現(xiàn)故障的原因， 于是我們將重點(diǎn)放在了給水泵機(jī)組方面。

1.1 1#、2# 電動給水泵機(jī)組測試

進(jìn)行水泵機(jī)組0 負(fù)荷測試，具體步驟如下：

（1）開啟給水泵進(jìn)口閘閥，關(guān)閉出口閘閥，使泵腔內(nèi)充滿液體。

（2）啟動給水泵機(jī)組，測試電機(jī)電流，1#電機(jī)啟動電流在140 A 左右，2#電機(jī)啟動電流在70～80 A之間， 且兩臺電機(jī)啟動電流都無法快速下降，5 s 后熱繼跳閘。 進(jìn)行了5 次測試，情況一樣。

（3）對電機(jī)進(jìn)行單體試車，將電機(jī)與水泵的聯(lián)軸器拆除進(jìn)行脫離，連續(xù)運(yùn)行30 min，1#電機(jī)運(yùn)行電流為14 A，2#電機(jī)運(yùn)行電流為16 A， 兩者都遠(yuǎn)小于額定電流，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。

1.2 柴油機(jī)給水泵機(jī)組測試

進(jìn)行水泵機(jī)組0 負(fù)荷測試，具體步驟如下：

（1）開啟給水泵進(jìn)口閘閥，關(guān)閉出口閘閥，使泵腔內(nèi)充滿液體。

（2）啟動柴油機(jī)，水泵運(yùn)行成功，在運(yùn)行過程中觀察柴油機(jī)振動情況， 發(fā)現(xiàn)其振動幅度比帶負(fù)荷運(yùn)行稍小，但振動仍然較大。

通過以上測試分析：兩臺電動給水泵機(jī)組的故障點(diǎn)為水泵本體，與配套電機(jī)無關(guān)。

1.3 DG 型給水泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及故障分析

DG 型泵為臥式單吸多級分段式給水泵，供輸送不含固體顆粒（磨料）的清水或物理化學(xué)性質(zhì)類似于清水的其它液體。 適用于中、低壓鍋爐給水用，也可作一般臥式多級離心清水泵用， 被輸送的液體溫度低于180 ℃。 DG 泵結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 DG 泵結(jié)構(gòu)示意圖

泵軸封選用填料密封時， 轉(zhuǎn)子的軸向推力采用平衡盤平衡。 本臥式多級離心泵為兩端支承，通過拉緊螺栓將泵的進(jìn)水段、中段、出水段、軸承體等泵殼體部分聯(lián)結(jié)成一體。 其轉(zhuǎn)子部分主要由軸及安裝在軸上的葉輪、軸套、平衡盤等零部件組成，其中葉輪的數(shù)量根據(jù)泵的級數(shù)而定。 軸上零件用平鍵、軸和螺母緊固使之與軸聯(lián)為一體。

DG 泵的整個轉(zhuǎn)子由兩端滾動軸承支撐，在運(yùn)行中允許轉(zhuǎn)子在規(guī)定范圍內(nèi)在泵殼中軸向游動。 由葉輪卡環(huán)和平衡盤鎖緊螺母、 間隔環(huán)將葉輪和平衡鼓軸向定位。 找泵的非驅(qū)動端（尾部），設(shè)有一對背靠背安裝的推力球軸承來承受少部分的殘余軸向力。 采用雙平衡鼓機(jī)構(gòu)來平衡大部分的軸向力， 一對推力球軸承可以承受少部分殘余軸向力。

軸的密封形式有機(jī)械密封和填料密封兩種。 泵采用填料密封時，填料環(huán)的安裝位置要正確，填料的松緊程度必須適當(dāng)，以液體能一滴一滴滲出為宜。 泵各種密封元件裝在密封腔內(nèi)， 腔內(nèi)要通入一定壓力的水，起水封、水冷卻或水潤滑作用。 在軸封處裝有可更換的軸套，以保護(hù)泵軸。

泵采用機(jī)械密封時， 泵的軸向推力平衡機(jī)構(gòu)采用雙平衡鼓及推力軸承結(jié)構(gòu)，保證機(jī)械密封壽命，使泵具有較高的可靠性。

拆除電機(jī)后對兩臺泵進(jìn)行重點(diǎn)檢查， 發(fā)現(xiàn)軸的軸向位移較大，手動盤轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)無明顯卡阻及異響，初步判斷為平衡盤磨損。

2 故障處理

臥式多級離心泵的平衡盤主要作用為平衡水泵內(nèi)部的軸向推力，其為非標(biāo)件，鑒于加工周期過長，我們決定將軸向推力分割為兩部分， 一部分繼續(xù)由平衡盤承擔(dān)，另一部分由尾部軸承承擔(dān)。 于是對尾部軸承進(jìn)行更換，調(diào)整軸的位置，并將尾部螺母鎖緊以固定軸的相對位置。

將電機(jī)恢復(fù)歸位， 并調(diào)整電機(jī)軸與水泵軸的同心度，在聯(lián)軸器外圓上的偏差允許0.1 mm，兩聯(lián)軸器間的間隙為5 mm，上下左右四點(diǎn)間的間隙值允許偏差為0.3 mm。

3 故障修復(fù)驗證

表2 不同工況點(diǎn)給水系統(tǒng)參數(shù)

開啟給水泵進(jìn)口閘閥， 關(guān)閉出口閘閥， 啟動電機(jī)， 水泵運(yùn)行正常，1#、2#電機(jī)運(yùn)行電流分別為30 A和29 A，均小于額定電流41 A。 啟動柴油機(jī)給水泵，發(fā)現(xiàn)非正常振動已消除。 通過以上操作驗證了系統(tǒng)故障點(diǎn)查找正確。

4 工況調(diào)試

加熱爐汽化系統(tǒng)給水是一個變工況狀態(tài)， 它隨著汽包水位的變化而變化， 為保證任何點(diǎn)給水泵都不超負(fù)荷運(yùn)行，我們需要調(diào)整給水系統(tǒng)的閥門。 其具體調(diào)試方法如下。

全開啟給水泵進(jìn)口閘閥，微啟回流閥門，給水管路上電動調(diào)節(jié)閥和手動閘閥全開，啟動1#給水泵，通過測試電機(jī)電流和流量，以確定給水泵出口閘閥的工作開啟位置。通過多次測試將給水泵出口閘閥的工作開啟位置定位在如下參數(shù)下：給水流量13.15 m3/h，電流39 A。 同上2#給水泵出口閘閥的工作開啟位置定位在如下參數(shù)下：給水流量13.4 m3/h，電流38.5 A。柴油機(jī)給水泵出口閘閥的工作開啟位置定位參考兩臺電動給水泵閥門位置設(shè)定， 并確保柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速。 不同工況點(diǎn)參數(shù)見表2。

通過以上調(diào)整后，系統(tǒng)投入運(yùn)行良好，表明給水泵設(shè)備設(shè)計符合系統(tǒng)變工況的使用要求。

5 總結(jié)

通過結(jié)合實(shí)際， 我們對工程現(xiàn)場汽化系統(tǒng)水泵調(diào)試過程中出現(xiàn)的一項超負(fù)荷故障進(jìn)行了系統(tǒng)分析，查找到故障原因并給出了具體的故障消除方法，對以后項目同類問題解決具有參考和借鑒意義，縮短工程項目調(diào)試與設(shè)備維修的技術(shù)響應(yīng)時間， 為企業(yè)生產(chǎn)獲取更大經(jīng)濟(jì)效益。