锅炉给水泵故障原因分析

卫立楷， 张纪红， 李立建

(河南豫光锌业有限公司， 河南 济源 459000)

0 前言

某有色金属冶炼公司锌冶炼109 m2沸腾焙烧炉系统，该系统配套30 t、4.0 MPa余热锅炉一台，该余热锅炉为强制循环锅炉，供水采用两台多级给水泵，把锅炉用除盐水从除氧器内打到余热锅炉汽包内，然后由强制循环泵将除盐水在锅炉内循环。该公司在系统装备升级过程中，对故障率高的给水泵进行装备升级，更换了一台新给水泵(更换厂家)。安装试运行，发现给水泵进口压力波动较大，泵运行电流也存在波动，且泵进口有疑似气蚀的异响，泵的实际运行状态已经影响到系统的平稳运行。针对给水泵出现的故障，从系统给水工艺参数、泵进出口管系、泵本体检查、进口装置气蚀余量计算检测等方式，来查找故障根源，彻底解决给水泵故障，保证系统平稳运行。

1 锅炉给水泵技术参数及进口装置参数

泵进口管系设置情况

给水泵供水水源由一台大气式热力常压除氧器提供，除氧器中心液位至给水泵进口中心高度为9.5 m。除盐水温度：101～105 ℃。供水管径：DN125，管路中有90°弯头7个，DN125截至阀2台，Y型过滤器1台，泵进口为DN80。

表1 锅炉给水泵技术参数及进口装置参数

配置电机功率：132 kW

2 锅炉给水泵的故障现象

本次新采购给水泵配置了Y型过滤器，设备安装后，调试运行，出现泵进口压力波动较大，平衡管压力波动大，泵进口有水抽空的异响。

现在将新采购给水泵与原使用给水泵运行情况统计如表1所示。

3 故障原因分析与排查

3.1 泵进口管系堵塞检查

新泵安装是在系统大修期间安装的，大修期间我厂安排对除氧器进行检查维护，对除氧器内部丝网及箱体进行检查清理，同时因为新泵进出口尺寸与原进出口管道不符，对管道进行改造。根据故障现象，初步判断疑似泵进口有堵塞，因此对大修期间施工检查项目进行检查确认是否有堵塞：(1)打开除氧器集水槽人孔进行检查，未见排水口处有堵塞；(2)对除氧器至泵进口管道检查，并未见管道有堵塞情况。(3)检查管系上的阀门未出现有开关不到位现象，阀门排水顺畅，因此排除进水装置有堵塞情况。

表2 锅炉给水泵运行参数对比表

3.2 泵进口管系阻力检查

给水泵进口压力偏低，并有较大波动。经过进一步核算设备相对位置高差，及实际检测泵入口水压，怀疑厂家新配置的过滤器阻力较大。我们现场对过滤器进行拆解检查，对比新旧过滤器，厂家提供的过滤器与我厂原使用的过滤器结构设计上存在差别。新采购泵厂家提供的过滤器设计不合理：新配置过滤器滤筒直径相对过滤器主管直径小的多，致使水在经过滤筒时出现截流现象，造成阻力增大，同时在滤筒入口处原使用的过滤器为流线性设计，阻力较小。新旧过滤器对比可知，新过滤器阻力要大于旧过滤器。

图1 原泵进口过滤器

图2 厂家提供的过滤器

因此将新过滤器拆除，暂用直管替代，具备条件后，泵启动调试，给水泵进口压力波动略有减小，泵进口有水抽空的异响声音略降低，但泵的故障情况未见明显好转。

3.3 泵现场运行状态检测分析

新采购泵经厂家现场查看运行情况后，认为目前泵的运行状态仍具备正常运行条件，决定让泵在工位继续运行，要求操作人员加强设备巡检。泵在工位正常运行了两个月，期间泵的运行情况故障现象未见异常恶化或好转，但泵的运行电流由230 A逐渐增大至240～250 A，运行两个月后，突然出现流量降低，电流过大，随即跳闸。倒运后检查发现泵的窜动量为7.5 mm，泵的要求工作窜动量不大于4.5 mm,同时对泵轴活动间隙用百分表检测：传动端间隙为0.7 mm，非传动端为0.25 mm，要求上下间隙≥0.6 mm。随对泵体进行解体检查：(1)发现平衡盘磨损严重, (2)对泵体解体后发现首级叶轮有气蚀的麻点，(3)叶轮口环有磨损。根据内部磨损及现场出现的故障，疑似泵体出现气蚀。

3.4 泵的气蚀原因分析排查

气蚀余量分为有效气蚀余量和必须气蚀余量，有效气蚀余量是指泵在吸入口处，单位重量液体所具有的高于气化压力Pv的富余能量，用NPSHa表示。必须气蚀余量是由泵吸入口到达压力最低处的压力降值，用NPSHr表示，有效气蚀余量由装置系统决定，与泵本身无关，而必须气蚀余量由泵本身的性能决定。为保证泵不发生气蚀现象，要求NPSHa大于NPSHr，并且要超过0.3 m。

至鬻熊知道，而文王谘询，馀文遗事，录为《鬻子》。子自肇始，莫先于兹。及伯阳识礼，而仲尼访问，爰序道德，以冠百氏。然则鬻惟文友，李实孔师，圣贤并世，而经子异流矣。[注]范文澜：《文心雕龙注》，第308页。

新采购泵与原使用泵对比：新采购给水泵必需气蚀余量为6.5 m，原使用泵汽蚀余量为2.5 m，两泵必须汽蚀余量相差较大。结合泵出现的故障现象，怀疑泵有气蚀现象。重新核算泵的气蚀情况。

取泵正运行时，入口装置的运行参数：

除氧器(除盐水)温度：103.5 ℃，压力30.4 kPa，除氧器液位至泵进口高度为9.5 m，泵进口压力为0.09 MPa。因泵入口压力为表显压力，存在误差，采用校正好的压力变送器对运行泵的和备用泵的入口进行测量，测量值均为0.09 MPa。

按照理论计算：

装置有效气蚀余量：

(NPSH)a=Hst-Pv+P

式中Hst—为泵进口重力压头；

Pv—103.5℃饱和蒸汽对应的压力；

由此可知：NPSHa=Hst-Pv+P=0.09-0.118+0.101=0.073 MPa=7.3 m

泵的必须气蚀余量NPSHr=6.5 m

装置有效气蚀余量NPSHa>泵的必需气蚀余量NPSHr,而且相差超过1 m。理论上不存在气蚀现象。

结合厂家技术人员，对泵返厂做性能测试，重点测试泵的必须气蚀余量。经对泵体必须气蚀余量进行测试，测试结果为7.33 m，所以可知造成泵体出现气蚀现象的原因为：泵体的实际必须气蚀余量NPSHr>泵装置入口的有效气蚀余量NPSHa。

3.5 采取措施

(1)泵厂家对泵进行改造，降低泵的必须气蚀余量，保证气蚀余量NPSHr<6.5 m。

(2)在厂家改造期间，给水泵使用要求：除盐水温度保持低于102 ℃，尽量提高除氧器压力。

4 结语

给水泵作为锅炉运行的重要辅机，在设备选型时一定要提供准确的设备参数，如除氧器高度、压力，除盐水温度等，同时对泵厂家提供的必须气蚀余量进行理论计算核实，避免因为选型不对造成设备无法正常运行。