基于電廠給水泵平衡室的檢修與維護(hù)研究

王建

摘要：現(xiàn)代燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組余熱鍋爐高壓給水系統(tǒng)多采用多級(jí)離心泵為供水設(shè)備，某電廠余熱鍋爐高壓給水泵在運(yùn)行中平衡裝置卡死及平衡室壓力過高導(dǎo)致設(shè)備跳閘影響發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文針對(duì)這一現(xiàn)象以該廠采用的蘇爾壽MD100-300C/14型多級(jí)離心泵平衡裝置原理為基礎(chǔ)，對(duì)平衡裝置卡死及平衡室壓力大問題展開研究，并提出了相關(guān)解決方法。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐;多級(jí)離心泵;平衡室

一、引言

在當(dāng)前現(xiàn)代化的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電廠生產(chǎn)過程之中，余熱鍋爐給水系統(tǒng)是最重要的組成部分之一，而高壓給水泵又是在鍋爐給水系統(tǒng)中占有最重要的地位。因此，加強(qiáng)對(duì)于高壓給水泵設(shè)備的檢修維護(hù)，不僅能夠?qū)㈦姀S鍋爐給水供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性加以提升，還能夠保證電廠生產(chǎn)工作的穩(wěn)定性與安全性，將電廠的生產(chǎn)效率得到有效提升，進(jìn)而為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展提供動(dòng)力。

二、背景介紹

某電廠4號(hào)燃機(jī)余熱鍋爐A高壓給水泵在2017年3月份某日起泵過程中，連續(xù)跳泵。在正常工況下4號(hào)余熱鍋爐配備兩臺(tái)高壓給水泵，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，當(dāng)其中一臺(tái)在機(jī)組運(yùn)行期間轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)時(shí)，這樣的狀況會(huì)給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了極大的威脅，于是我們便頂著巨大的壓力在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)A高壓給水泵進(jìn)行解體檢查，并發(fā)現(xiàn)了給泵的平衡鼓與平衡襯套之間卡死已經(jīng)沒有出廠規(guī)定0.28mm- 0.4mm的通流間隙，當(dāng)時(shí)便立即更換了平衡鼓以及平衡襯套備品，然而好景不長(zhǎng)，過了半年時(shí)間泵又開始一啟動(dòng)就跳泵，解體后發(fā)現(xiàn)仍然是平衡鼓與襯套卡死的問題。在沒有備品工期又極短的情況下，對(duì)平衡鼓外圓表面進(jìn)行加工，最終加工使平衡鼓與平衡襯套的間隙維持在0.5mm左右，局部區(qū)域間隙甚至加工至0.7mm，裝復(fù)后平穩(wěn)運(yùn)行了兩月時(shí)間，之后便出現(xiàn)了平衡室壓力過大的現(xiàn)象，平衡室壓力正常范圍是0.80Mpa-1.00Mpa，結(jié)果經(jīng)過加工后給水泵的平衡室壓力大至3.00Mpa，嚴(yán)重威脅了高壓給水泵的設(shè)備安全，也對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了極大的挑戰(zhàn)。

三、平衡鼓原理

該廠高壓給水泵所采用的平衡鼓是在多級(jí)分段式泵的末級(jí)葉輪背后，一圓柱形活塞。平衡鼓的后面為平衡室，通過平衡管將平衡室與泵入口吸入室連通。因此，平衡室中的壓力P1等于吸入室中液體壓力與平衡管中阻力損失之和。

平衡鼓前面末級(jí)葉輪泵腔處，也就是該泵的最高壓力P，平衡襯套與泵殼密封環(huán)之間有極小的間隙，所以平衡鼓兩側(cè)有很大壓力差（P- P1），就是利用這個(gè)壓力差來平衡指向入口方向的軸向推力的[1]。為了減少流體從平衡鼓前的高壓區(qū)漏向平衡室，平衡鼓與襯套套之間隙應(yīng)盡量小，本文研究設(shè)備的平衡鼓與平衡襯套之間的間隙為0.28mm-0.40mm，并且二者之間采用迷宮形式的密封。

平衡襯套與平衡鼓徑向的凹凸槽構(gòu)成徑向間隙即迷宮式密封，可起到更好的減壓作用，高壓流體流經(jīng)平衡鼓的徑向間隙后進(jìn)入平衡室，隨后進(jìn)入與入口相連的平衡管，使平衡室內(nèi)壓力始終等于或者略高于入口壓力，以達(dá)到平衡軸向力的目的。

四、原因分析

4.1 平衡鼓與平衡襯套卡死

在泵的啟動(dòng)過程中，水泵頻繁的跳泵，我們?cè)谂懦姍C(jī)存在問題的之后，將目光轉(zhuǎn)向了高壓給水泵的泵體本身。燃?xì)鈾C(jī)組頻繁啟停，作為重大輔機(jī)的高壓給水泵自然也是如此。

（1）水泵在停運(yùn)一段時(shí)間，導(dǎo)致了原本水泵運(yùn)行時(shí)存在于系統(tǒng)管道中的分散的細(xì)小顆粒垃圾積存，在高壓水泵啟動(dòng)時(shí)一起進(jìn)入泵體導(dǎo)致平衡鼓與平衡襯套之間間隙減小直至卡死。

（2）高壓給水泵的進(jìn)口濾網(wǎng)因?yàn)闄C(jī)組運(yùn)行的關(guān)系沒有及時(shí)的得到清理，也是造成平衡鼓與平衡襯套之間卡死的原因之一。

（3）在更換新的平衡鼓與平衡襯套后依舊遇到了卡死的情況，我們提出問題并聯(lián)系蘇爾壽廠家得到回復(fù)：高壓給水泵的平衡鼓與平衡襯套之間的理論設(shè)計(jì)間隙對(duì)于本廠水泵的運(yùn)行工況以及水質(zhì)來說有點(diǎn)偏小。

4.2 平衡室壓力大原因分析

（1）一是因?yàn)槠胶夤呐c平衡襯套之間徑向間隙增大，臨時(shí)加工的尺寸間隙已超出間隙允許最大值，導(dǎo)致高壓水進(jìn)入平衡室，使之壓力增大同時(shí)弱化了平衡鼓平衡軸向推力的作用。

（2）二是因?yàn)槠胶夤谋旧砟p見圖一，以及平衡襯套梳齒密封磨損見圖二及其外圍O型圈老化，導(dǎo)致了高壓水漏入平衡室，增大了平衡室的壓力，降低了高壓給水泵運(yùn)行的穩(wěn)定性，影響了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

五、處理方法與實(shí)施

在考慮平衡鼓與平衡襯套容易咬死并且保證平衡室壓力正常的情況下對(duì)平衡鼓與平衡襯套的材料以及二者之間的間隙大小制定了相關(guān)的對(duì)策。

（1）聯(lián)系設(shè)備制造廠家購(gòu)買新的平衡鼓、平衡襯套備品，將平衡鼓與襯套的材料改用為德國(guó)進(jìn)口的RWA350專用耐高壓金屬材料?？紤]到平衡鼓及平衡襯套梳齒密封容易磨損問題，對(duì)平衡鼓與平衡襯套表面采用滲氮處理：通以流動(dòng)的氨氣并加熱，保溫較長(zhǎng)時(shí)間后，氨氣熱分解產(chǎn)生活性氮原子，不斷吸附到工件表面，并擴(kuò)散滲入工件表層內(nèi)，從而改變表層的化學(xué)成分和組織，獲得優(yōu)良的表面性能，以此硬化二者表面，預(yù)防平衡鼓與平衡襯套磨損與咬死。

（2）測(cè)量確認(rèn)新備品的平衡鼓與襯套之間的間隙為0.31mm，聯(lián)系廠家并結(jié)合設(shè)備本身存在的問題在不影響平衡鼓平衡軸向推力的情況下對(duì)平衡鼓外圈進(jìn)行加工。最終確立平衡鼓與平衡襯套之間的配合間隙為0.40mm。

（3）細(xì)化運(yùn)行規(guī)程按照高壓給水泵設(shè)備運(yùn)行規(guī)定，保證在10秒內(nèi)將高壓給水泵的轉(zhuǎn)速提升至1400r/min，最終投入運(yùn)行。

（4）強(qiáng)化每日巡檢質(zhì)量，每天記錄給水泵平衡室壓力數(shù)值，測(cè)量水泵運(yùn)行軸承溫度振動(dòng)等參數(shù)，做好記錄觀察便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題解決問題。

結(jié)論：經(jīng)過上次采取措施到今年已經(jīng)三年有余，期間沒有出現(xiàn)平衡鼓與平衡襯套咬死及平衡室壓力大導(dǎo)致的設(shè)備跳閘問題，經(jīng)過這段時(shí)間的每日巡檢檢查4號(hào)燃機(jī)A高壓給水泵的平衡室壓力已經(jīng)從3mpa降至0.83mpa并基本維持在符合設(shè)備維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，極大的提高了高壓給水泵的運(yùn)行穩(wěn)定性，間接的保證了發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定狀態(tài)，之后將繼續(xù)針對(duì)該類型平衡裝置進(jìn)行深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸河權(quán)，牟介剛，鄭水華，等.凹槽深度對(duì)新型平衡鼓性能影響的研究[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，40（5）：559-561.