660MW机组电动给水泵运行故障分析

邹建华

摘要：对于660MW机组，30%容量电动给水泵与50%容量的汽动给水泵并泵运行的时候，出现的电动给水泵推力瓦烧坏的故障，进行了原因分析并提出了相应的防范措施。

关键词：电泵;推力瓦烧坏;原因分析

1     概述

某600MW机组电厂每台机组配置二台50%BMCR容量的汽动给水泵，一台30%B-MCR容量的启动（备用）电动给水泵。在机组正常运行工况下，主给水泵组（两台50%BMCR容量调速给水泵并列）调速运行时，能满足汽机低负荷至最大负荷给水参数的要求。在一台主泵事故状态下，容量30%BMCR的启动（备用）给水泵组与一台主给水泵并列调速运行时，能满足机组事故状态下机组给水参数的要求。且每台汽泵和电泵分别配有最大流量为310T/H和180T/H的再循环阀。但在2015年 3月 2日，却出现了一次由于一台汽泵跳闸而启动电泵给水泵运行，电动给水泵运行不到3 分钟就出现了推力轴承烧坏的事故

2     机组故障过程

2015年 3月 2日，机组负荷686MW，21：39运行人员发现A前置泵自由端轴承温度85℃，立即派人就地检查发现A前置泵机械密封处往轴承端喷汽水。21：39启动电泵运行，21：42A前置泵跳闸（自由端轴承温度高高，）导致A给水泵跳闸，21：43电泵因推力轴承温度高而跳闸，机组RB保护动作。

3     给水泵轴向力分析

某厂的电动给水泵为KSB公司引进德国KSB公司技术生产的，卧式、多级、全抽芯的筒体式双壳体结构离心泵，泵的型号为CHTD。CHTD型给水泵是KSB专为超临界机组研制的。泵采用的是双平衡鼓装置再外加瓦块式推力轴承来平衡泵运行的轴向力，双平衡鼓装置可以平衡95%的轴向推力，而推力轴承则承受余下的5%轴向推力。

3.1  泵正常运行时的叶轮轴向力分析

在泵正常运行时，叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，流体从压力P1提升到P2，既P2>P1。叶轮左右的液体压力沿径向按抛物线规律分布，在密封环半径以外，两侧压力对称，在密封环半径之内，由于P2>P1，所以叶轮处有指向叶轮进口端的轴向推力。

3.2  泵正常运行时双平衡鼓轴向力平衡分析

如图一，平衡鼓2 固定在转子上，与转子一起旋转，平衡鼓与泵筒体之间间隙很小

其中P1腔室到P2腔室之间泵转动部件与固定部件之间的间隙为0.40-0.50mm（直径间隙），而P2腔室到P3腔室之间泵转动部件与固定部件之间的间隙为0.70-0.80mm（直径间隙），且P3腔室还有平衡管与泵的入口相联，这就有了P1>P2>P3，所以平衡盘处有指向叶轮出口端的轴向力。

所以，叶轮处指向进口的轴向力与平衡盘处指向出口处的轴向力相底，根据KSB厂家的介绍，平衡盘可以平衡95%的轴向力，而余下的5%轴向推力就由推力瓦来承受，这也就是说某厂给水泵正常运行时的轴向力是指向泵进口端。

3.3  给水泵3.2故障情况下轴向力分析

对于3.2电泵的故障，从电泵启动，到21：41：40与汽泵并泵运行，此时电泵出口压力为30.26，且电泵转速就已经达到了5622，而泵吸入流量也只有276，对于此种参数，我们查阅KSB提供的电泵性能曲线，如图三。此时转速与压力下，泵的流量要达到800才正常。特别是在21：42：50，推力轴承温度达到122℃时，电泵转速为6000，泵出口压力为28.96，此时电泵吸入流量为785，查图二，转速为6000最高转速与压力28.96根本没有相交点，也就是此时的泵已经严重偏离了流量特性曲线运行。电泵在转速为6000转时的最低出口压力也有31.09。

所以，对于3.2的故障情况，由于汽泵的出力比电泵的出力大，且调整不当的原因，造成了汽泵限制了电泵的出力，相当于电泵虽然出了水，但还有很大部份的流量在打闷泵，也就是电泵严重偏离了流量特性曲线运行，引起這时泵叶轮吸入侧压力的增大，泵叶轮处指向入口的轴向力减少，破坏了叶轮轴向力与平衡鼓轴向力的平衡，使轴向力指向出口侧，且随着偏离流量曲线越远，指向出口侧的轴向力越大，瞬间增大的轴向力超过了推力轴承非工作面推力轴承的承受范围，使推力轴承损坏。

4     防范措施

对于某厂的电泵运行方式，首先有一点，运行人员要明白，我们是30%容量的电泵，在出现一台汽泵跳闸的情况下，一定要先减负荷，我们一台汽泵与一台电泵并列运行理论上最多也就只能带80%的负荷，且还存在由于两台泵本身的出力不一样，运行调整上不一定能做到汽泵和电泵全部都是100%出力，所以：

第一，运行在电泵并泵运行时，满负荷情况下，选择在5000转左右的转速为宜，此时可以通过调整再循环阀的开度及降低汽泵转速来实现电泵并泵，电泵并泵运行后，严格在流量特性曲线范围内操作，且不要在最高转速下运行，因为电泵最高转速时泵出口压力最低也有31.09，而我们的给水母管压力在满负荷时也没有这么高，所在在运行时，电泵最高转速应该限在5600-5700左右为宜。

第二，在设备管理上，由于电泵润滑油滤网的堵塞余量不足，也增大了这次电泵推力轴承损坏的程度，平时维护人员也要加强电泵油系统的检查维护，保证油质合格。

5     结束语

对于660MW机组，30%容量电动给水泵与50%容量的汽动给水泵并泵运行的时候，出现的电动给水泵推力瓦烧坏的故障的根本原因，为电泵严重偏离流量特性曲线运行。引起这时泵叶轮吸入侧压力的增大，泵叶轮处指向入口的轴向力减少，破坏了叶轮轴向力与平衡鼓轴向力的平衡，瞬间增大的轴向力超过了推力轴承非工作面推力轴承的承受范围，使推力轴承损坏。

参考文献：

[1]上海KSB有限公司给水泵使用说明书