炉水循环泵电机的故障分析及处理

席慧

（京能集团山西漳山发电有限责任公司，山西 长治 046021）

炉水循环泵电机的故障分析及处理

席慧

（京能集团山西漳山发电有限责任公司，山西 长治 046021）

炉水循环泵电机是火电厂锅炉汽水循环系统的重要设备，它的失效对锅炉的运行产生严重影响。分析了某电厂炉水循环泵电机发生故障的原因，并就此提出了相应的改进措施，有效降低了炉水循环泵电机故障率，提高了设备运行的可靠性。

炉水循环泵电机；汽水循环；故障

0 引言

某电厂1台炉水循环泵在停机后再次启动时，无法启动。按照检修规程要求，对炉水循环泵电机进行检查，用1 000 V绝缘电阻表测得电机定子绝缘为0 MΩ，测得电机三相直流电阻最大为2.235Ω，最小为2.230Ω，不平衡度为0.2%，三相直流电阻平衡。该炉水循环泵由一个单级离心泵和一个湿定子感应电机组成，都装在一个公压容器中，采用水润滑轴承，电机悬挂于泵壳下，泵和电机间无密封，但被分割在2个腔室，中间虽有间隙但不设密封装置使压力可以贯通。泵体和电机腔是等压的，但泵体内的高温炉水（300℃以上）与电机腔内的水（65℃以下）是不同的水质，正常运行时两者是互补交换的。电机运行时，转子带动小叶轮产生内循环动力，电机腔内的水通过外置的高压冷却器热交换，使腔内的水温保持在65℃以上[1-2]。本文将对此台炉水循环泵无法启动的原因加以分析。

1 炉水循环泵电机拆解情况

为了进一步检查炉水循环泵电机的故障情况，将电机解体，对定子绕组和引出线接头、转子、各轴承以及密封环的配合间隙和磨损等情况进行了检查，结果如下。

1.1 推力轴承部分

推力盘的上承磨面以及正向止推垫磨损严重，被磨出多道深沟槽，推力轴承腔内有被磨切下来的金属丝，如图1所示。

图1 推力盘磨出深沟槽

1.2 盖侧导轴承

电机盖侧轴颈摆动块非金属承磨面严重损毁，表面被磨出多道环形深沟槽，并且轴颈摆动块非金属材料已部分脱落，因损毁严重，间隙已无法测量。

电机盖侧轴颈衬套严重损毁，表面的镀铬层全部被磨掉，金属本体亦被磨损，表面呈阶梯状，如图2、图3所示。

图2 盖侧导轴承非金属材料部分已脱落

图3 盖侧轴套被磨出多道环形深沟槽

1.3 转子部分

将转子抽出后，发现电机定转子扫膛，靠近盖侧转子铁芯（长度约400mm）磨损严重，表面被磨出多道沟槽，整体被磨掉约0.65mm；其中一处磨损尤为严重，表面被磨出深沟槽，单边被磨掉近1mm。

1.4 定子部分

将定子抽出检查发现电机定转子严重扫膛，定子铁芯内硅钢片有大面积错齿现象，部分定子铁芯齿部已完全倒伏。电机定转子相互摩擦形成的金属与非金属粘结物散落在电机内，如图4所示。

图4 电机严重扫膛

2 原因分析

炉水循环泵电机拆解抽出转子后发现，定子绕组杂质较多，这应该是电机运行中产生的。产生的杂质进入推力轴承腔室内，造成电机推力轴承部位异常磨损。部分杂质随电机内冷却循环水流进入电机定转子间的空隙中，随着转子的高速旋转，在转子铁芯表面摩擦形成凹凸不平的台阶，定转子气隙因此增大。同时，定子铁芯因此发生倒齿、错齿故障。形成倒齿的齿片会切开绕组绝缘层，造成电机绝缘损坏。杂质太多还会堵塞电机冷却流道，造成电机冷却效果变差。也就是说，炉水泵电机运行中产生的杂质是导致此次故障的主要原因，杂质的由来可能有以下3个方面。

2.1 电机分块式导瓦非金属材料脱落

从拆检情况可以看出，该型号炉水泵电机采用的是可倾式密契尔结构分瓦板导轴承。从理论上说，在正确的旋转方向下，这种可倾式瓦块结构可以自动调整位置，易于建立水膜，形成良好的边界润滑条件，从而可以承受较大的载荷。但这种结构也存在着故障缺陷，即摆动块受力承载面过小，摆动块承载面越小，摆动块的摆动就会更灵活，自动调整性能更好，但随之而来的是在支撑点位置应力过于集中，在摆动时承受摩擦的相应接触位置的非金属承磨面容易磨损，加之摆动块非金属承磨面材料材质硬脆，耐磨性、粘接性差，造成导轴承非金属材料脱落，产生杂质[3-4]。

2.2 电机腔内空气滞留

运行人员为了节省启机时间，对炉水循环泵注水时间太快或点动排气次数不够，造成部分气体带入电机腔内。当电机高速旋转，因水中气泡的存在破坏轴瓦和转子轴套之间形成的水膜，导致轴瓦磨损，磨出的瓦屑导致电机腔内的水质变差，致使电机严重损坏。

2.3 炉水中的杂质进入电机腔内

该炉水循环泵电机布置在汽包下降管集箱的正下方，若炉水中含有杂质，这些杂质经过循环最终将落入下降管集箱底部。当炉水循环泵电机停止运行时，汽包下降管集箱的杂质将逐渐沉降到炉水泵的入口处，由于泵体和电机腔是等压的，杂质会沿着循环泵轴承的间隙进入电机腔内。在炉水循环泵电机运行时，推力盘旋转，在离心力的作用下更加剧了杂质进入电机腔内的速度。

3 采取措施

3.1 改进导轴承结构

针对上述原因的分析，检修人员决定在此次检修中对炉水循环泵电机导轴承进行改造，采用圆筒式导轴承结构，加长导轴承长度，导轴承非金属承磨面使用耐磨性能较好的材料制作。同时，为了防止进入电机膛内的杂质对定子绕组线圈的磨损，在定子槽内增加了槽绝缘。

3.2 改善启动操作方式

由于电机轴瓦和转子轴套之间通过形成的水膜润滑，并且转子和定子绕组的间隙很小，即使储存很少量的空气也会破坏这些部分的润滑和冷却，从而导致电机损坏。为了减少炉水循环泵电机内的气穴，应做到以下几点。

a）在泵启动前必须按照规程正确的充水和排气。

b）缓慢的给锅炉进水，应从锅炉机组的底部位置进水。

c）确保省煤器再循环阀、省煤器排气阀和汽包上所有排气阀全开。

d）循环泵电机启动前，确保汽包高水位，最好高到水位表的顶部，当泵被启动后保持适当的水位。

e）所有冷却水管路、充水管路、清洗水管路和泵冷却器的高压侧在与循环泵电机连接之前，必须将内部的氧化皮、焊渣等杂质冲洗干净，防止进入电机腔内。

3.3 增加排污管道

因为在锅炉停运后炉水中的杂质沉降从泵的入口，最终进入电机腔内。由此可知，采取一定措施提前收集排除杂质从而不影响炉水泵电机正常运行是解决问题的关键 [5]。在炉水循环泵入口管道上再焊接一根排污管阀至疏水扩容器，当炉水循环泵电机停运时对其进行排污，以排除集聚在泵内的杂质。改造后炉水循环泵系统图如图5所示。

图5 炉水循环泵系统改造后示意图

4 改造后运行效果

该炉水循环泵电机额定电压U=6 kV，额定输出功率P=380 kW，全负荷电流I=50.9 A，额定转速v=1 450 r/min，功率因素cosφ=0.91。在该电机改造运行半年后，此电机运行情况（每半月对数据进行一次采集）如表1所示。

表1 炉水循环泵电机运行数据

从运行数据来看，炉水循环泵电机三相电流平衡，轴承温度在40℃以下，电机运行正常。机组停运后，用2 500 V兆欧表测量绝缘，热态绝缘阻值大于5 000 MΩ，冷态绝缘电阻大于5 000 MΩ，完全符合炉水循环泵电机检修标准要求。

5 结束语

炉水循环泵电机是电厂的重要设备，通过对其分析以及技术改造，有效地提高了运行的安全性和可靠性，保证了机组的稳定运行。实践证明，只要掌握了炉水循环泵电机故障的内在机理，在此基础上分析事故原因并进行综合治理，就能从根本上解决炉水循环泵电机故障问题。

[1] Zhiwei Lian，Seong-ryong Park，Henian Qi.Analysis on energy consumption of water-loop heat pump system in China[J].Applied Thermal Engineering，2005（25）：73-85.

[2] 董超，王盈.600MW强制循环锅炉炉水泵电机烧损原因分析及对策[J].黑龙江水利科技，2010，38（1）：76-77.

[3] 刘建国，刘振联，欧阳志葵，等.炉水泵电机运行温度高故障的治理[J].湖南电力，2010，30（3）：29-32.

[4] 张磊，张圣喜.炉水循环泵的失效性分析及预防措施[J].华电技术，2010，32(3)：17-22.

[5] 孙树敏，孟瑜，邓悌康.强制循环锅炉炉水泵电机主要故障及改进措施[J].中国电力，2000，33（12）：75-77.

Boiler Water Circulating Pump Motor Failure Analysis and Treatment

XI Hui

（Beijing Energy Investment Group Shanxi Zhangshan Electric Power Co.,Ltd., Changzhi,Shanxi 046021,China)

Boiler circulating pump motor is an important equipment of steam water circulating system in boiler thermal power plant,and its failure has a serious impact on boiler operation. This paper analyses the reasons for the failure of boiler circulating pump motor and puts forward measures correspondingly so that it reduces the fault rate of boiler water circulating pump motor effectively and improves the reliability of equipment operation.

boiler circulating pump motor;steam water circulating;failure

TM223.5

B

1671-0320（2016）01-0069-04

2015-11-15，

2015-12-02

席 慧（1985），男，山西大同人，2012年毕业于太原理工大学控制科学与工程专业，助理工程师，从事发电厂电气检修工作。