汽泵密封水历次改造分析

汽泵密封水历次改造分析
由于设计存在问题，华能滇东电厂4×600MW机组汽动给水泵密封水系统在机组停运过程中，尤其是机组紧急停机或汽泵停运过程中，由于密封水的回水不畅问题，导致回水渗漏，进入小机油系统中，既造成凝结水的大量损失，又影响到了机组的安全稳定运行，文章通过深入分析了设备深层次的原因，并对我厂两次密封水改造和改造后的运行效果进行探讨。

标签：FK4E39型汽泵；密封水；改造
1 密封水系统简介
华能滇东电厂一期工程安装四台4×600MW机组，汽轮机由上海汽轮机有限公司引进美国西屋公司技术制造的600MW亚临界、中间再热式、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机，该机组所用的汽动给水泵组为上海电力修造总厂生产的FK4E39型汽动给水泵技术规范见表1。

表1
迷宫密封是该型号汽动给水泵密封水系统，其主要原理是利用间隙控制泄漏的方法进行汽动给水泵的密封工作，使高压侧内腔从卸荷水管道接至除氧器下降管到汽泵前置泵入口门前，密封水供水来源于凝杂水管道，使用调节阀保证密封水与缷荷水之间130kPa左右的压差来实现密封功能，低压侧密封水回水通过多级水封回水到凝汽器或经旁路排地沟。

（见图1）。

2 运行期间存在的问题
跟踪发现华能滇东电厂的4×600MW机组在运行期间，汽动给水泵的密封水系统在紧急停机情况下，出现密封水的回水不畅现象，使小机油箱中进水，严重影响了汽动给水泵的正常安全运行。

根据汽泵密封水的结构设计，若紧急停机时需要在较短的时间内打开密封水排地沟截门，将会导致大量密封水无法正常排泄，轴承室中进入大量密封水，让润滑油中携带大量水，并降低了润滑油的油质，使汽泵的二次启动和轴承等重要零部件的安全运行受到影响。

3 对汽泵密封水的回水不畅和油中进水问题分析
结合汽泵密封水的构造和功能，针对本单位汽泵密封水系统在运行过程中出现的各种问题，对该问题产生的原因和影响展开了认真的分析，得出了如下结论：
3.1 密封水系统设计存在的问题
一是由于密封水失压而造成的汽泵轴端密封失效，中低压给水沿迷宫外泄，水量超出密封水回水管道的排泄能力，从而导致给水沿油挡进入了轴承室，使得
小机油中进水。

解决密封水失压而造成的汽泵轴端密封失效防止油中进水一是将卸荷水通过单独的管道引至凝汽器，减少窜出的中低压给水，同时可以考虑在卸荷水母管上增加一只逆止门，以减少从除氧器下降管道里倒流过来的中低压给水；二是考虑适当增加一路密封水水源，备用的密封水源的选取必须保证水压高于汽前泵出口压力130kpa，邻机凝杂水母管可以提供，现每单元机组已经连接。

二是密封水的回水不畅造成回水腔室满水，本应通过多级水封回到凝汽器的密封水回水沿着轴颈窜入轴承室导致油中带水。

解决回水不畅一是可以采取减小水封长度和每台汽泵单独设置水封，以应对多级水封回水阻力设计过大的问题；二是特殊情况下密封水回水可以直排地沟，以减少阻力，电动门打开与密封水与卸荷水差压联锁。

目前已经在2台机组之间增加凝杂水联络管并增加阀门，为减少2台机组凝杂水的相互干扰，在凝杂水母管的起始端增加了一逆止阀。

3.2 运行操作方面的原因
由于正常运行和跳闸后两台汽动给水泵大量轴端漏水全部通过密封水回水管路排至凝汽器和地沟，因排水量过大、水压过高使漏掉的水量不能够完全地通过排水管排尽，致使汽泵轴端大量地漏水；特别是厂用电失去时由于汽泵出口电动门关闭不严密使高压水返至泵内轴端漏泄情况加剧。

根据现场实际调查情况，汽泵给水泵的密封水到地沟截门位置与集控室的距离太远（截门在汽机房零米位置，而集控室位置距离汽机房13.7米），若是出现汽泵紧急停运情况，缺少足够充分的时间来保证运行人员顺利打开密封水排地沟截门（从集控室到排水阀门大约需要3～4分钟），完全无法保证紧急情况下的密封水正常排泄。

通过以上分析，文章认为该因素是导致密封水回水不畅的主要客观因素之一。

3.3 多级水封的制造和安装问题
基于工作原理上分析，密封水系统的正常运行与汽泵密封水多级水封的制造和安装质量问题也有直接关系。

文章认为主要有以下几个方面的因素：
（1）我厂的给水泵汽轮机密封水的多级U形水封安装在凝汽器低压扩容器旁，多级U型水封槽的引出管接至凝汽器汽侧，从图一中我们不难看出，在汽前泵入口不能正常接收泄荷水的情况下，汽泵密封水的泄荷水难免会增加到回U 形水封的水量中去，造成密封水的回水量大，从而导致回水不畅。

（2）根据多级水封的安装跟踪调查，其安装制造均已按照设计的要求进行，但是由于多级水封的汽阻大，如果给水泵汽轮机的密封水回水如果克服不了多级水封的汽阻，就会造成给水泵汽轮机密封水回水困难。

4 华能滇东电厂600MW机组汽泵密封水系统改造
4.1 给水泵汽轮机密封水系统第一次改造
为了防止小机油中进水，我厂对#4机给水泵密封水进行改造，增加了密封水回水至地沟气动门，增加了卸荷水至地沟气动门、事故供密封水气动门，每个气动门前都加手动门，正常运行时手动保持开启状态，改造方案如下：
（1）在回水管路問题上，在汽动给水泵卸荷水内腔室引出的回水管路中增加一路回水排至地沟，在密封水差压小于30kpa时立即联开此气动门，可以迅速打开卸荷阀，将泵内漏出的水及时排出。

在除氧器下降管与卸荷水母管上卸荷阀之间增加一只逆止门，以防止从除氧器下降管道倒流过来的中低压给水。

（2）密封水回水水封排地沟旁路门现在安装的手动门改为气动门，气动门在密封水差压小于30kpa（或小机跳闸）时立即联开，可以迅速打开回水水封旁路电动阀，使密封水回水腔室的水迅速直接排至地沟，并要求阀门失电打开。

（3）卸荷水事故排放逆止阀与除氧器下降管之间设置密封水事故备用水源，将其接至汽泵密封水入口滤网手动门前，在凝杂水至汽泵密封水水平管段增加一只逆止阀，以防止中低压给水倒至凝杂水母管。

（见图2）对改造后的卸荷水至地沟气动门、事故供密封水气动门、密封水回水至地沟气动门进行逻辑修改。

即当两台凝泵中任一台凝泵出口压力≥2MPa时，上述改造气动门关闭；当两台凝泵跳闸或者停运时，运行人员可以在DCS画面上手操气动门开启，且当两台凝泵出口压力均≤1MPa时，上述改造气动门将自动开启。

4.2 第二次改造给水泵汽轮机的密封水系统
由于第一次改造后效果不理想，事故情况下即使密封水回水至地沟的气动门开启但是由于多级U型水封的汽阻存在，密封水回水还是不畅通，并且密封水回水至地沟造成凝结水浪费和流失，没有看到明显的经济效益于是我厂又对汽动给水泵密封水管道多级水封回水系统进行如下改造：
（1）此次改造直接撤除多级U型水封，增加了一个无压回水箱，将两台汽泵密封水回水分别接入无压回水箱收集，再接入凝汽器。

通过控制回水箱水位，防止凝汽器真空破坏。

（2）汽动给水泵卸荷水原设计为，接入汽动前置泵滤网前、除氧器下水管电动调节阀后的中低压给水管道。

现在该管路上增加一路紧急联动放水管路，接入本系统无压回水箱内，由汽动截止阀联动控制启闭。

当机组失去厂用电、密封水中断瞬间可紧急排空卸荷水，避免一期出现汽泵轴端密封失效导致的密封水喷出、油中进水情况发生。

另外，在原设计中汽泵卸荷水接入中低压给水管道的管路上增加一个止回阀，防止中低压给水倒流。

（3）密封水管道增加一路备用水源，防止厂用电失去，凝杂母管停用时导致汽泵密封水失压。

该备用水源取自中低压给水管道，连接到汽泵密封水入口滤
网手动门之前。

在凝杂水管道至汽泵密封水水平管道上增加一只止回阀，以防止中低压给水倒流至凝杂母管。

（4）无压回水箱水位手动控制：由运行人员在小机密封水回水调节阀手/自动控制站给定调门开度指令，改变小机密封水回水调节阀开度，维持无压水箱水位在正常水位。

无压回水箱水位自动控制：运行人员将小机密封水回水调节阀手/自动控制站投入自动，设定无压回水箱水位，控制系统自动改变小机密封水回水调节阀开度，调节无压回水箱水位至设定水位。

（见图3）：
（5）600MW机组汽泵密封水改造后运行效果
通过我厂一、二次密封水系统改造情况来看，第二次改造比第一次改造效果好，第一次改造虽然增加了增加了密封水回水至地沟气动门，增加了卸荷水至地沟气动门、事故供密封水气动门，既能在事故情况下开启密封水回水至地沟气动门，又能及时排除卸荷水，同时在密封水失去时可以通过事故供密封水启动门开启供给密封水，但是由于多级U型水封的汽阻存在，密封水回水要克服其阻力，并且多级U型水封要注水充分，否则就会造成密封水回水不畅或者漏真空，第二次改造取消了多级U型水封由无压回水箱代替，无压水箱具有很大的容量，只要無压水箱维持一定的水位就能保证密封水回水正常回流，并且机组维持真空正常，从第二次改造后的运行效果来看，密封水完全能够起到密封作用，回水通过安装在零米无压回水箱可正常回流至凝汽器时，汽泵密封水在机组正常运行过程中能够保持良好的运行状况。

我们随后进行了汽泵密封水的回水情况的紧急情况下检查，检查发现密封水的回水畅通无阻，没有出现因为密封水的回水不畅问题而造成小机润滑油进水的现象。

我们根据对#4机组汽泵密封水改造的成功经验，又将其余三台机组的两台汽泵的密封水系统进行了改造。

5 结束语
汽泵密封水在改造后的机组正常运行中能够保持良好的运行状况。

相对改造前，因为解决了U型水封漏真空汽泵密封水回水不畅和的问题，机组真空得到显著提高，从改造至今从未发生过因为汽泵密封水的回水不畅而导致润滑中进水的情况，有利于高品质水的回水，降低了水损失，提高经济效益。

参考文献
[1]华能滇东电厂.600MW机组集控运行规程[S].
[2]国家电力公司西南电力设计院.汽动给水泵密封水改造说明书[Z].
[3]黄发安.某型机组凝泵密封水技改方案的分析[J].科技传播，2014（14）.
[4]郝云冯.某电动给水泵密封水系统改造[J].电力建设，2009（9）.。