超超临界机组汽动给水泵泵轴防抱死调试技术及应用

超超临界机组汽动给水泵泵轴防抱死调试技术及应用
发表时间:2010-12-15 作者：王崇如，陶磊
摘要：
一、引言
国内某百万千瓦级电厂，其小汽轮机制造厂家为杭州汽轮机厂（三菱引进技术），汽动给水泵制造厂家为德国KSB公司，与北仑第一发电有限公司三期工程的设备厂家一致，产品也属于同一型号，只是部分设计参数有些出入。

在该厂的调试及试运期间，KSB汽动给水泵共出现3次泵轴抱死现象，分别更换芯包并采取了有针对性的措施后问题得以解决。

二、设备概况
北仑第一发电有限公司三期工程给水系统设置2台50％容量的汽动给水泵和1台30％容量的电动定速启动给水泵。

每台汽动给水泵通过变速箱（变速比3.806:l）拖动汽动给水泵前置泵。

汽动给水泵是德国KSB公司生产的CHTD7/6型卧式、单吸、六级筒体式离心泵，采用双筒体芯包结构，外筒体安装后不再拆装，水泵进出口水管直接固定在外壳上，芯包的拆卸不用断开管道接口，可整体抽出进行检修或替换。

内泵壳是由多级隔板纵向分段组成，在出水侧端盖上用沉头螺栓压紧在多级内泵壳上，除内泵壳与外泵壳之间的凸肩用密封垫片密封外，其余各级级间密封均靠端部刚性密封面来实现。

汽动给水泵前置泵是KRHA40O/7lO型卧式、双吸、单级离心泉，叶轮由键固定在轴上，叶轮密封环由防转动定位销定位。

汽动给水泵采用浮动环密封，另有密封水泵提供密封水源；前置泵则采用机械密封。

图1为KSB 给水泵结构。

KSB汽动给水泵启动条件中对泵体的温差较为严格，要求汽动给水泵进、出口筒体上下壁温差均要小于20℃，汽动给水泵筒体温度与除氧器水温的差值要小于50℃。

三、故障原因分析
从大多数的电厂调研情况来看，发生抱死故障的汽动给水泵组绝大多数是在试运阶段的盘车过程中或汽动给水泵组跳闸后。

从设备的解体情况看，大致有以下原因：
3.1试运期间水质不洁
在试运阶段，机组汽水系统中存在较多的各种硬质机械杂质，如管件、阀门内部的锈皮；管道安装过程中带入的杂质，如管子现场堆放时存留的浮土及杂物、机械钻孔存留的铁屑；管口焊接时存留的焊渣以及氧气乙炔切割存留的氧化铁等。

它们是造成泵轴抱死的主要原因。

汽动给水泵组在低速盘车时泵的通流量很小，给水中携带的机械杂质多数沉积在首级叶轮的密封环下方。

盘车时叶轮的旋转会对水流有扰动作用，这些扰动很容易将某些沉积的小杂质颗粒重新卷起，并随水流进入到密封环、轴封等间隙处。

而汽动给水泵在正常运行时叶轮高速旋转，给水中携带的机械杂质基本都被碾碎而很难进入到密封环的间隙中。

考虑到机组运行效率，超超临界机组的给水泵动静间隙一般较小（约0.3-0.5mm)，这样杂质颗粒更容易卡在这些间隙中。

杂质颗粒对动静部位的摩擦，造成泵轮与筒体局部过热，引起塑性变形，然后演变成泵组动静部位的直接碰磨，最终抱死。

图2为外部杂质进入首级叶轮的密封环后导致动静卡死的解体
情况。

3.2设备制造缺陷
泵体内的各部分间隙及光洁度是否符合要求，泵内洁净程度等都有可能造成动静碰磨，成为泵在低速盘车时抱死的原因。

比较常见的制造缺陷如泵的内筒体存在焊瘤等。

3.3 设备安装缺陷
设备安装中若轴向位移数据、找中数据等不符合厂家要求，动静间隙不匹配等，另外诸如地脚螺栓等没有上紧引发的轴振大、小汽轮机转子套装件装配工艺不良等，也是泵轴抱死的隐患。

四、防止泵轴抱死的措施
由以上的泵轴抱死原因分析可以得出：在设备的制造、安装环节加强工艺监督，提高施工质量及在系统启动时控制汽水品质，应可确保汽动给水泵安全稳定运行。

4.1加强供货管理
减少在基建时进入系统的杂质。

对发现管道内部重皮、氧化皮及腐蚀裂纹、管表面麻坑等缺陷的管件作退货处理；无缝钢管直径为Dl08-25mm，按系统要求进行喷砂处理；无缝碳钢管及管件直径D89mm 及以下的采取酸洗预处理；所有管子喷砂及酸洗后用塑料盖将两头管口封闭。

4.2保证施工质量
(1）管道现场安装时管内全部用压缩空气进行一次吹扫。

未对接的管子用塑料封盖或用铁板封闭好。

(2）在管道安装前先安装系统管线上的仪表接口、疏水管开孔等，小于3Omm的孔径不得用火焊切割开孔；开孔后必须将管子内部清理干净，管内不得遗留钻屑等杂物。

(3）阀门在安装前进行一次全面的外观检查，阀内不得有污物及杂物。

(4）管口对接时，管子或管件的坡口处，内外壁距管口lO-20mm内打磨清理干净。

(5）无缝钢管对口焊接时，直径在Dl08-325mm的采用氢电联焊工艺进行焊接；规格在D89mmx4 mm 以下的管子，采用全氢弧焊接工艺进行焊接。

(6）管道系统有条件时应进行一次单系统清洗，清除管道内部安装时遗留的污垢及杂物；清洗前则将系统内的流量孔板（或喷嘴）、节流阀芯、滤网和止回阀芯拆除，待清洗结束后再复装。

4.3提高汽水品质
(l）给水清洁，保持给水泵的安全和效率。

在凝汽器、除氧器等大型容器上水前，先进行人工清理，并在凝结水打循环的时候加强对热井及除氧器的冲洗与排放。

其次注意化学清洗的范围，应包括凝汽器、除氧器、加热器、高低压给水系统、锅炉本体。

在蒸汽吹管阶段重视对除氧器加热管道（一般在辅汽联箱及各用户的吹扫过程中完成）、各蒸汽疏水管道的吹扫及低压旁路管道的人工清理工作。

在给水系统投运后加强系统逐段的冲洗工作；在带负荷的条件下，先进行各加热器的疏水排放，连同疏水扩容器水质均合格后方能回收，确保水侧、汽侧系统的清洁。

若有条件，可在电动泵调试期间沟通电动泵与汽动给水泵的再循环管道，对之进行冲洗，以减少再循环管道承压后剥落的氧化皮对汽动给水泵组的侵害。

(2）汽源清洁，保证小汽轮机的安全和高效。

调试期间利用辅汽吹管及锅炉吹管蒸汽对驱动给水泵汽轮机的高低压管道进行蒸汽吹扫，对于吹扫不到的部分进行人工清理或单独的化学清洗，确保小汽轮机的安全和高效运行。

(3）高目数滤网，过滤机械杂质。

调试期间在汽动给水泵前置泵及汽动给水泵的进口加装80目的临
时滤网，客观上减少了进入泵内的杂质。

滤网目数提高后，其前后差压增大，滤网受力增加，因此需要加固滤网。

除了对滤网顺流方向加固外，还需注意滤网逆流方向的支撑强度，否则当汽动给水泵跳闸瞬间，高压给水会反向冲击滤网，造成滤网撕裂，这对汽动给水泵危害极大。

在汽动给水泵组停运时，清洗前置泵进口滤网及汽动给水泵进口滤网。

4.4加强试运期间的运行管理
调试期间，当汽动给水泵组跳闸、停机及冲转前，汽动给水泵组均不投入电动盘车。

一般来说，小汽轮机对盘车有要求，而水泵则不需要盘车。

北仑第一发电有限公司只期工程的小汽轮杉L是由三菱公司设计的，日系产品习惯于采用中低速盘车；汽动给水泵是典型的欧洲风格，采用高速盘车或者不盘车。

北仑第一发电有限公司三期工程小汽轮机盘车转速定为40r/min，经过减速箱传递到汽动给水泵前置泵，其转速只有1Or/min。

如此低的转速对调试期间的泵轴防卡堵来说风险很大。

但不投入连续电动盘车，将给运行操作带来一系列的难点。

(l）汽动给水泵组投运前确保给水、凝结水、给水泵密封水、暖泵管路等系统已经过人工清理；初步排放及循环清洗等工序，适当加长管路水冲洗时间，使水质基本合格。

(2）汽动给水泵组冲转前应充分暖泵，当给水泵上下筒体温差小于20℃时且除氧器内水温与给水泵出口侧上部金属温差小于5O℃，方可冲转。

给水泵＿L下筒体温差可通过暖泵操作来控制。

为增强暖泵效果，可通过对泵体放气阀及放水阀的开关，增加暖泵流量，增强扰动，强化传热。

除氧器水温与给水泵的温差则可通过调节除氧器的温度来实现。

(3）冲转小汽轮机前，就地手动盘动转子1800, 直轴后再冲转。

在此阶段可投入小汽轮机轴封系统，尽量缩短轴封投入到小汽轮机冲转的时间，从而控制小汽轮机转子在轴封处的热弯程度，以改善冲转时轴系振动情况。

(4）小汽轮机冲转后尽快将转速带到1000r/min进行暖机。

水泵在低转速下出水压力很低，平衡盘两边的压差很小，加载在推力轴承上的轴向推力比正常运行时的还要大些。

快速提速可以防止推力轴承过度磨损。

而暖机的时间主要取决于当时的转子偏心度及缸温的上升情况。

一般应通过暖机使转子偏心度降至0.07mm以下，各轴振稳定后，再提速至2300r/min进行高速暖机。

(5）在试运初期，应严密监视给水泵及前置泵进口滤网的前后差压，实时监控滤网的运行状况，防止差压过大而撕破滤网。

(6）当泵组跳闸或停运时，若主机真空许可，可隔离小汽轮机排汽蝶阀，停运小汽轮机轴封。

若泵组只是短时停运，可维持轴封汽运行，当小汽轮机再次冲转时只要手动盘动转子1800，放置一段时间直轴后，即可冲转。

(7）当小汽轮机汽缸温度高于150℃时或汽动给水泵筒体温度高于80℃，应每隔lh手动盘动转子180，尽量减少转子上下温差，防止汽动给水泵组转子热弯曲。

若发现手动盘车较重，则立即停止盘车静置，待给水泵全冷（泵体温度低于50℃）后再手动盘车。

(8）汽动给水泵热态停运后，为防止汽动给水泵组转子热弯曲应严格控制泵体的上下温差、投入倒暖泵，并关小汽动给水泵组两端浮动环密封水（泵组停运时可放宽对密封水回水温度的控制，将之控制在90℃以内即可），以免过快冷却泵体，造成上下水温分层。

尽可能保持泵体的进、出口侧上下温差在2 ℃之内，除氧器内水温与泵体的出口侧匕部金属温差应小于50℃。

(9）当汽动给水泵组停运时间较长，而暖泵系统又不具备投运条件，则需隔离该汽动给水泵，防止起压的除氧器从前置泵进口、再循环管路等倒人泵中造成泵体上下温差增大。

当汽动给水泵组检修完毕后
复役，而除氧器水温很高，考虑到直接用暖泵系统或开汽动给水泵前置泵进口阀注水，对泵体热冲击较大，则可考虑用低温的密封水先将泵体注满，然后再投暖泵系统，以缓慢升温。

(10）加强清洗汽动给水泵前置泵进口滤网及汽动给水泵进口滤网。

这2个滤网均在泵体上方，清洗滤网时无需将泵体内的热水放掉，只需将水放至滤网桶以下即可，这样不会造成上下温差异常增大、(11）若工作需要，泵体必须放水，应待泵体温度低于80℃，在此之前应彻底隔离汽动给水泵组。

五、结语
防止超超临界机组汽动给水泵泵轴抱死关键是，在调试阶段对凝结水、给水系统的水冲洗和化学清洗等保证质量，有条件可对加热器的汽侧和疏水系统带负荷冲扫，使系统内清洁程度提高，不使汽动给水泵进口滤网堵塞。

但所有调试机组都必定要经历汽水品质由差到逐渐好转的过程。

北仑第一发电有限公司三期工程超超临界机组给水系统的安装、调试、试运行严格按照泵轴防抱死技术措施调试，给水泵组无一出现异常，收到了良好的效果。

工程实践表明，在调试期间针对汽水品质不佳而专门采取的“停运连续盘车，定时手动盘动给水泵组”的做法还是十分可靠的。