循环水泵高低速切换箱故障分析及改进措施

刘翔

（国家能源集团黄金埠发电有限公司，江西 上饶 335101）

0 引言

黄金埠发电公司装有两台650MW燃煤火力发电机组，循环水系统采用扩大单元制、冷却塔循环供水系统，每台机组配备循环水泵二台，设计为一用一备，两台机组之间循环水出水母管设置联络门，能相互备用。循环水泵电机均为湘潭电机厂生产，型号：YKSL4000-16/2150-1，额定功率：4000kW，额定电流：489.2A。

循环水泵的主要功能就是往汽轮机的凝汽器中提供冷却水，以确保凝汽器在最佳的真空条件下工作。而凝汽器需要的水量和水进入时的温度也存在相应的比例联系，当水的温度越低的时候，凝汽器所需要的冷却水量也随着变得更小[1]。黄金埠发电公司全年循环水温度在10～35℃之间变化，水的温度受不同季节与环境的影响较大，充分利用这一季节性温度变化特点，于2009年04月对循环水泵电机进行变极改造，由单速16极改为双速16/18极，低速运行时电流328A左右，较高速运行时电流降低约109A，改造后夏季高速运行，冬季低速运行，节能效果明显。

1 设备故障及原因分析

随着企业节能降耗的需求越来越高，已不满足于夏冬季的切换，而是逐步探索利用昼夜间温差来指导高低速泵运行的新优化节能运行方式，导致循环水泵启停次数频繁，多次在启动过程中出现切换箱内连接片处拉弧、过热，导致设备损坏跳闸，严重威胁机组安全运行[2-3]。

每次故障后检查问题基本上都出现在切换箱内，接线柱上松动、连接片过热烧毁，从现场看，故障点发热严重、绝缘击穿、拉弧，铜螺栓或连接片过热损坏，根据Q=I2Rt可知发热原因主要有两方面：一是电流过大，二是接触电阻过大。根据R=ρL/S可知，导流截面积越小，电阻越大。因此，起动瞬间大电流带来的电动力的冲击、起停过程以及运行中的振动、导流部分的热胀冷缩等原因可导致螺栓松动，接触面出现间隙[4]；另外螺帽接触面小、连接片开孔尺寸偏大与螺杆不完全匹配，会造成导流面积不够，这些原因都可能导致接触电阻大，接头过热。

综合分析，故障主要原因是原有切换箱接线柱存在设计问题，其存在的主要问题有：

（1）连接片开孔尺寸不规则，不能完全与导电螺栓匹配，导电接触面实际上仅仅为铜螺帽的面积，导致接触面积小。

（2）导电螺杆采用穿心式绝缘子，固定均为铜螺帽，因铜材质本身机械强度差，既要起固定作用，又要起导流作用，易因材质本身的形变或热胀冷缩等原因出现松动。

（3）导电螺杆与引出线之间为焊接，因工艺质量问题容易出现焊接不牢靠，焊接处接触电阻大，引起局部过热。

为了能满足新的优化节能运行方式，适应循环水泵的频繁启停，确保电机安全运行，彻底消除切换箱存在的安全隐患，需对循环水泵高低速切换箱进行改造。

2 改进措施与实施

（1）放弃原来穿芯绝缘子的连接方式，导电铜螺杆由原来的焊接改为冷压铜接线端子，接头处包裹高压云母带，外层用高压热缩套管。铜接线端子引出后接在铜排上。

（2）铜接线排固定在绝缘棒上，引出线铜接线端子与铜排接触面积明显增大。另外固定铜排用螺栓不参与导电，不混用。

（3）所有螺栓放弃铜材质，采用高强度螺栓，机械强度更高。

3 改造后效果

经过一系列改进措施后，高低速切换箱内接线端子的机械强度明显提升，循环水泵电机在高速运行时，各个接线端子温升正常，温度相差不超过3℃，多次启停运行均正常，彻底消除接线端子过热、松动、拉弧现象。设备可靠性显著提高，为循环水优化节能运行方式打下坚实基础。

以前，循环水采用夏、冬季进行高低速之间的切换，现在逐步探索新的优化节能运行方式，实现利用昼夜之间水温差来选择循环水泵的高低速运行，扩大了变极后循环水泵的适应范围，充分挖掘了节能空间[5-6]。

表1 优化运行参数对照表（循环水泵电机正常为每台机组一台高速档电机，一台低速档电机配置）

根据以上方案，可以在单机单泵、单机双泵、双机三泵、双机双泵等不同运行方式中进行合理的选择，因循环水泵低速运行时较高速时电流降低约109A，假设每天以低速代替高速运行时间为8小时，则每天可节省电量9000kW·h，节能效果明显[7-8]。

4 结语

通过对循环水泵电机故障的分析，找到故障原因并提出改进措施，对高低速切换箱实施改造，提高了循环水泵的运行可靠性，彻底解决了切换箱内接线柱发热、拉弧故障的隐患。同时，对循环水的运行方式进一步优化，大大扩展了高低速循环水泵的适用范围，充分挖掘节能空间，为同类型故障的解决、同类型设备改造升级提供的参考。