HPT300—340—6S型给水泵密封水系统优化

曹琦 吴秋荣

【摘 要】锅炉给水泵是电厂的三大辅机之一，给水泵的可靠运行直接影响到机组安全供电。我厂660MW机组HPT300-340-6S型给水泵密封水系统运行过程中的主要问题是凝泵采用变频控制时给水泵轴封经常喷水，针对该现象进行原因分析，并提出了相应的对策。

【Abstract】 Boiler feed water pump is one of the three auxiliary machines of the power plant. The reliable operation of feed water pumps directly affects the safe power supply of generating units. The main problem existing in the operation of the sealing water system of HPT300-340-6S feed water pump in 660 MW unit in our plant is that the shaft seal of feed water pump often sprays water when the condenser pump adopts frequency conversion control. The causes of this phenomenon are analyzed and the corresponding countermeasures are put forward.

【关键词】给水泵；轴封；喷水；凝泵；节能

【Keywords】water pump； shaft seal； water spray； condensate pump； energy saving

【中图分类号】TK24 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）09-0170-02

1 设备情况

1.1 给水泵

HPT300-340-6s/27A 型给水泵是Sulzer 技术生产的水平、多级、筒式壳体、并具有整抽式芯包设计的离心泵。

筒体由锻造加工而成，以中心线方式安装，并具有导向系统以便于各方向的对正。该设计可确保与底板安装牢固，并可允许泵在各个方向的自由热膨胀。

大端盖由与筒体材料相同的锻件加工而成，通过缠绕垫片及成型密封垫实现高压密封。端盖螺栓由液压张紧装置拆卸，可最大限度地缩短拆卸时间，精确设置螺栓拉伸负荷，并可测量螺栓拉伸量。

芯包组件包括所有的旋转部件、导叶、内泵壳、轴承和所有磨损部件。该设计可使部件的更换既快速又方便，大大地缩短了维护所需的停机时间。

内泵壳由单独的螺栓联结在一起，避免了长螺栓联结引起的振动问题。内泵壳间的密封是通过精确加工的金属表面之间的金属对金属密封实现的，最终，密封金属面通过作用在末级内泵壳上的水压力紧贴在一起。

对于泵轴，较大的径长比（直径和轴承跨距）使得轴具有非常大的刚度。轴上没有螺纹，从而消除了应力集中和轴的变形。

轴套通过紧力套装在轴上。用空气间隙作为隔热措施，轴套可以沿轴向自由膨胀。该设计可将瞬态和热备用条件下轴的变形降低到最小程度。

叶轮由精密铸造而成。叶轮与轴的套装设计可保证在最严重的瞬态变化过程中的对中和密封。双键确保了扭矩的传递，叶轮卡环吸收轴向推力。

导叶由精密铸造而成，确保尺寸符合要求。

泵的水力平衡装置为平衡鼓，平衡鼓吸收了由旋转组件产生的大部分轴向推力；推力轴承吸收剩余的轴向推力。

给水泵轴端密封采用迷宫型密封，来自冷凝水泵的凝结水在压力水，经过注入密封盖外侧板中。

给水泵迷宫密封系统是通过间隙节流减压的密封。密封水泄漏水温度是采用通过调节注入密封水的压力（水量）方式来控制的，对于注入用密封水必须采用冷凝水，而且为保证泵不产生卡涩，务必尽可能靠近泵组部位的注水管路中设置精细的滤网，而这种滤网装置应经常维持在洁净状态下。

给水泵在规定的小流量值以下运行，必须走再循环，再循环阀门的开启信号一般取自前置泵出口至给水泵进口连接管上的流量测量装置[1]。

再循环阀应能在流量小于270t/h自动打开，流量大于600t/h时自动关闭。

1.2 凝结水泵

10LDTNB-5PJE型凝结水泵是立式多级筒袋型离心泵，进水管位于泵筒体上，在基础之下；出水管位于吐出座上，与进水管呈180°水平布置（可按15°的整数倍任意变位）。泵的首级叶轮为双吸形式，次级叶轮与末级叶轮通用，为单吸形式。首级导流壳为螺旋壳，次级壳为碗形壳；泵内有多处导轴承用来作为径向支承，泵转子轴向负荷由泵本身平衡，平衡方式采用平衡鼓和一对推力球轴承联合结构；轴封采用机械密封；泵转子轴系含两根轴，轴间联接为卡环筒式联轴器，泵与电机之间采用弹性柱销联轴器联接。电机采用变频控制。

2 工作原理

660MW机组凝泵来的压力水经调节阀后注入给水泵内的轴套与衬套之间密封，一部分流量在轴套与衬套内与来自泵内的给水混合后流向前置泵进口进行卸荷，另一部分外泄漏经“U”形管水封入凝汽器。密封水调节阀的操作信号来自注入水与回水（入凝汽器）温差。密封水量：正常：6m3/h；最大：10m3/h。

3 设备现状

目前主要存在的问题是机组低负荷时由于凝泵采用变频控制，最低压力可降到1.29MPa，转速900r/min，给水泵采用迷宫型密封，其密封水水源取自凝结水用户母管，当机组低负荷时凝泵出口压力下降，与除氧器的压差发生波动，从而造成给水泵轴封经常喷水，造成给泵润滑油含有大量水分，经常滤油。为保证机组低负荷时给水泵密封水压力，凝泵出口压力与除氧器压力之差必须保证在100kPa，凝泵变频控制的节能效果得不到很好的體现[2]。

2009年9月给水泵3A发生观水窗有机玻璃全部冲掉的事故，带压高温汽水从该处大量涌出。打开给水泵#4瓦检查，发现铜质挡水圈破损。经分析，是由于凝泵变频与工频交替运行，挡水圈处压力频繁变化，造成挡水圈破损。

4 原因分析及对策

机组凝结水系统设计是变压运行的，即凝结水泵采用变频控制，以达到节能的目的。由于给水泵采用反螺旋密封，其密封水水源取自凝结水用户母管，反螺旋密封采用差压调节控制，即密封水调节阀根据给水泵工况的变化（转速、除氧器压力）来实时调节密封水差压，差压信号取自密封调节阀后（+）和密封卸荷水管（-），如密封水压力能维持稳定，则影响调节特性的只有卸荷水压力的变化，而当密封水母管压力随着凝泵出力的降低而下降，此时差压信号正负端均发生偏移，调节阀调节特性已经无法稳定，而是出现大幅的晃动无法维稳，造成给水泵轴封喷水，这种现象尤其在机组低负荷时反应得较为突出。为了维持足够的给水泵密封水，在机组低负荷时，凝泵仍然需要保持高出力，凝泵变频的节能效果受到极大影响。

針对上述问题，制定对策：

①提供单独一路恒压水源。

②在原密封水管路上加装管道式增压泵，以达到增压效果。但压力仍然会随凝泵出口压力发生变动。

③在给水泵抽头管处抽取水源，该水源高温高压，必须降压、降温后使用，且压力随机组负荷变化而波动。

综合分析，认为提供单独一路恒压水源这一方案是最适合的。

5 改造方案

如图1所示，改造方案为制作一集水箱，并安装两台离心水泵，通过水泵将集水箱内凝结水进行升压后接入给泵密封水总管，原密封水取水管保留增加隔绝阀以备不时之需。

集水箱水源共布置两路，第一路从凝结水用户母管处就近抽头作为主水源，第二路从凝结水补水管取水作为备用水源。主水源由气控调节阀组进行调节进水量，调节信号取自水箱顶部导波雷达信号，同时气控调节阀设置一电磁旁路阀（电动旁路阀）以作低水位保护，备用水源则采取电动闸阀型式，作为机组启停前注水使用。集水箱设置顶部溢流口和底部放水阀以及就地水位计。

改造后，给泵密封水供水方式将采用定压运行方式，不受机组凝泵变频凝结水压力波动的影响，密封水泵将采用一用一备的工作型式，密封水集水箱水位由气控调节阀控制保持稳定，高水位保护由集水箱顶部溢流口保证，低水位保护则由旁路电动阀或电磁阀来实现，现场水位由磁翻牌水位计显示。

6 结语

通过给水泵密封水系统优化改造，保证了给水泵密封水压力稳定，确保给水泵轴封的良好密封效果。同时，凝泵的变频使用可以不受给水泵密封水的制约，在机组低负荷时，凝结水压力可大幅下降，从而达到良好的节能效果。

【参考文献】

【1】代云修，张灿勇.汽轮机设备及系统——600MW级火力发电机组丛书[M].北京：中国电力出版社， 2006.

【2】中国电力出版社.汽轮机设备及系统[M].北京：中国电力出版社， 2011.