湛江调顺电厂循环水泵改造分析

2017-11-07郑红发

综合智慧能源 2017年10期

关键词：轴套湛江叶轮

郑红发

(湛江中粤能源有限公司，广东湛江 524099)

湛江调顺电厂循环水泵改造分析

郑红发

(湛江中粤能源有限公司，广东湛江 524099)

以湛江调顺电厂2×600 MW机组为例，介绍了循环水泵的常见故障，分析了故障原因并给出了改造方案。改造方案实施后，提高了循环水泵的安全、可靠性，取得了良好的经济效益。

600 MW机组；循环水泵；故障分析；汽机大修；优化方案；可靠性

1 项目背景

湛江调顺电厂2×600 MW机组循环水系统选用的是由某厂生产的80LKXA-18型立式、单级单吸、转子可抽出式斜流泵，泵轴采用316L材质、泵外接管和吸入喇叭口采用HT200Ni2Cr镍铬铸铁件、导叶体为304材质、内接管采用304材质、轴套为316材质、导轴承采用316(壳体)+赛龙(易损件)，整体采用重防腐油漆及外加电流防腐措施，泵外壳焊接牺牲阳极块，每台泵还有一套独立的外加电流保护系统。设备于2006年年底投入运行，自投入运行以来，设备故障频繁发生，极大地影响机组的安全运行，为提高循环水泵的安全可靠性，公司于2013年开始推动循环水泵改造项目，于2015年项目改造完成并全部投入运行。

2 故障情况及原因分析

2.1故障情况

从2007—2011年#1～#4泵历次因故解体大修检查所发现的情况来看，主要暴露出以下几个方面的问题：(1)中间轴承支架几乎全部断裂，有的泵中间支架已完全成为碎片而被水冲至循环水管道内；(2)内接管全部断裂，断裂的内接管与导叶体相对摩擦造成导叶体连接法兰处严重磨损；(3)导轴承和轴套严重磨损，特别是下导轴承和轴套磨损特别严重，达到10～20 mm；(4)套筒联轴器止推卡环掉落；(5)导叶体和轴承支架与外泵壳内壁的配合面腐蚀严重，间隙达1 mm以上，严重超标。

针对以上问题，2012年机组油改煤汽机大修期间，对循环水泵进行了局部改造，于2011年分别投入运行，本次局部改造的主要内容有：(1)将中间轴承支架由原来的镍铬铸铁改为316材质；(2)将所有内接管由原来的304改为316材质，在法兰处焊接加强肋板，并将中间轴承支架以上部分由原来的没有内管改为加长内接管到填料函处；(3)更换了全部导轴承和轴套；(4)对磨损的导叶体法兰面进行堆焊修复。

2012年6—9月，#1～#4循环水泵先后接连再次出现严重故障，主要是运行过程中出现剧烈振动，发巨响后泵跳闸。其间每台泵的损坏和检修情况如下。

(1)#3泵在运行过程中已经发现外接管D裂开，当时停泵比较及时，损坏的部件较少，只更换了外接管D。

(2)#4循环水泵当时运行中泵壳突然出口至三通以下全部断裂掉入水中，直到#2机因真空保护跳机才发现，因此#4循环水泵损坏严重，外接管和吸入喇叭口全部损坏，叶轮与叶轮室摩擦造成一叶片穿透性裂开，内接润滑水管全部损坏，导轴承和轴套严重磨损，特别是下轴套偏磨10～20 mm，经检测，下轴弯曲严重达6 mm。

(3)#2循环泵在运行中突然发出剧烈振动和异响，发现后立即停泵，拆卸后发现叶轮有一叶片断裂，内接管全部损坏，导轴承和轴套磨损严重，下导轴承从轴承体中脱落出来，特别是下导轴套偏磨约10～20 mm，下主轴弯曲严重达6 mm。

(4)#1循环水泵解体后发现内接管与导叶体连接处断裂，中间轴套从原安装位置脱出，下导轴套偏磨约6 mm。

2.2原因分析

湛江调顺电厂4台循环水泵从投运至今，已多次出现严重故障，之前是内接管基本全部断裂，中间轴承支架也全部断裂，在2011年大修后，对4台泵的内接管和支架进行了局部改造，为了增加内接管和中间轴承支架的强度，将内接管从中间轴承支架处加长至上部填料函处，材质由原来的 304 改为了316，将中间轴承支架的材质由原来的镍铬铸铁改为316。改造后运行至2012年6月底，几台泵再次先后出现故障，其中：#4泵最为严重，整个外筒体至三通以下全部断落，内外管及叶轮都严重损坏，下导轴承和轴套严重偏磨；#2泵运行过程中叶片被刮断后无法继续运行，解体后发现下导轴承严重偏磨后叶轮与叶轮室碰磨造成叶片断裂，下导轴承脱落，内接管严重损坏；#3泵运行过程中就发现外接管断裂；#1泵解体后发现内接管靠近导叶体端断裂。通过分析几台泵的损坏情况我们认为，在外接管断裂、内接管断裂、叶片断裂等故障中，转子部件在运行过程中的径向晃动是造成泵故障的主要原因，当然原因还有其他几个方面。

(1)水泵叶轮水力不平衡。由于各叶片流道的不均匀，制造精度不够，而且制造厂家没有有效的叶轮水力平衡检验测试平台，造成泵运行后水力不平衡对转子系统造成冲击。

(2)导轴承的布置不合理。由于整个转子部分(包括叶轮、泵轴、联轴器)生产制造精度不够，转子运行过程中的径向力非常大，而设置的导轴承径向控制点只有3个，特别是在受力最大的导叶体处径向控制严重不足，导致最下面一处导轴承和轴套很快就被磨损，有的甚至脱落。

(3)各部件材质不统一。不同材质的部件相接触产生电位腐蚀，造成导叶体与吸入喇叭口、导叶体与外接管A、轴承支架与外接管内壁的配合不良，每次拆卸都发现这些配合面间隙过大，而间隙过大加剧了整个转子部分的晃动，同时也加剧了导轴承和轴套的磨损，进一步加剧了整个泵体的径向振动。

(4)导轴承与轴套的选材不匹配。痕迹显示轴套比导轴承的磨损还严重，说明导轴承的材质过硬，轴套材质过软，这样轴套就失去保护作用了，使用寿命短。

(5)设备安装、制造精度等原因导致泵筒体的垂直度和同轴度不够精确，也加剧了转子径向的磨损和振动。

(6)铸铁材质在海水里抗腐蚀性及强度均不足。外筒体材质采用铸铁，一方面铸铁的耐腐蚀性能差，容易受到海水腐蚀，另一方面铸铁的强度低，在受到泵转子部件的径向振动冲击下，很容易断裂。

3 改造方案及实施效果

3.1改造方案

(1)泵体整体换型，保留原电机，新泵所有设计参数满足原电机的运行要求。原水泵基础、台板和出口管道不改变。

(2)新泵根据湛江调顺电厂的机组参数和现场条件重新优化设计，满足与原泵并列运行的工况要求。1)新泵性能曲线设计特点：功率曲线相对平滑，避免由于潮位的变化而造成电机功率波动；泵的性能曲线尽可能与管道特性曲线重合，尽可能使泵在高效区工作[1]。2)新设计泵充分考虑单泵运行与并列运行的稳定性，避免切泵过程中出现剧烈波动。优化后泵的性能曲线如图1所示。

图1 优化后泵的性能曲线

(3)整体选用优质双相钢材质。1)海水腐蚀性强，双相钢具备良好的抗腐蚀性能，因此新泵选材中所有与海水接触的部件全采用双相钢。同时,各部件材质的统一也可有效避免电位差带来的腐蚀。2)部件结合部位做好防间隙腐蚀[2]，所有结合面涂装防腐蚀涂料，所有连接螺栓采用防腐蚀胶包扎。彻底消除部件之间的间隙腐蚀。

(4)改造内管(也可称为护管)的结构。将内管改为大内接管形式，然后将导轴承支架固定于内接管内，彻底解决之前内管支撑力及刚性不足的问题，减小轴系的径向晃动。内接管作为轴承润滑水通道，同时也起到转子部件的径向支撑作用，为提高转子部件的径向支撑力和转子部件的整体安装精度，将原来的大轴承支架结构改为大内接管支撑结构，也就是说轴承支架由原来与泵外筒体支撑改为由内接管支撑，使泵的整体支撑强度、同轴度、垂直度都得到提高，更有利于泵的运行。

(5)新泵导轴承材料由原来的塞龙改为美国进口RA及日本进口橡胶材料。从故障情况来看，之前的赛龙导轴承存在性能方面的不足，特别对含有杂质的润滑水，其硬度过高且耐磨性不够，在恶劣条件下摩擦力过大易加快轴套的麿损，因此新设计泵采用耐磨性更好的AR及橡胶导轴承。

(6)叶轮由原来的开式叶轮改为闭式叶轮，减小水力扰动。由改造前泵的故障现象看，下导轴承都出现严重偏磨，一个很重要的原因是叶轮晃动，造成叶轮晃动的一个原因是之前的开式叶轮工作时内部介质混乱，回流大，从而加重了各叶片所承受力的不均，进一步加大叶轮的晃动，因此新设计泵采用闭式叶轮，减小叶轮密封坏的泄漏回流，减小由于水力

原因造成的叶轮晃动，提高转子的运行平稳性。

(7)安装在线测振装置。新泵设计在线振动监测功能，实现泵运行状况的在线监测。

3.2实施效果

至2015年6月，湛江调顺电厂4台循环水泵全部改造实施完毕，从改造完后设备运行情况来看，效果主要体现在以下几个方面。

(1)运行稳定性明显提高。现场监测参数见表1。