張磊

(山東中實易通集團有限公司，濟南 250000)

爐水循環(huán)泵運行及故障分析

張磊

(山東中實易通集團有限公司，濟南 250000)

介紹了爐水循環(huán)泵在超超臨界機組啟動初期的作用，分析了不同階段爐水循環(huán)泵的運行方式，并對調(diào)試過程中爐水循環(huán)泵容易出現(xiàn)的問題提出相應(yīng)的防范措施，對爐水循環(huán)泵在調(diào)試及啟動初期的安全穩(wěn)定運行具有一定的參考意義。

鍋爐；爐水循環(huán)泵；運行維護；啟動系統(tǒng)；設(shè)備調(diào)試

0 引言

近年來，爐水循環(huán)泵在電廠啟動初期運行中得到了廣泛應(yīng)用，在鍋爐冷態(tài)及熱態(tài)沖洗階段可以節(jié)約大量用水，通過強制循環(huán)來增強鍋爐沖洗效果，縮短啟動初期鍋爐沖洗時間。在機組啟動初期可以提高鍋爐熱效率，還可作為調(diào)節(jié)汽溫的一種手段。鍋爐啟動初期運行工況的擾動變化影響著爐水循環(huán)泵的安全穩(wěn)定運行，需要及時發(fā)現(xiàn)問題并處理，保證機組的穩(wěn)定運行。

本文以某電廠660 MW機組鍋爐爐水循環(huán)泵為研究對象，介紹了爐水循環(huán)泵結(jié)構(gòu)及運行方式，對爐水循環(huán)泵啟動調(diào)試及運行中出現(xiàn)的問題進行分析，并提出了處理措施。

1 爐水循環(huán)泵簡介

某2×660 MW機組鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛，一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、Π型半露天布置。啟動系統(tǒng)由1臺爐水循環(huán)泵、2只汽水分離器、1只貯水箱、大氣式疏水?dāng)U容器、疏水泵等設(shè)備組成。無密封墊的濕定子單臺爐水循環(huán)泵由海伍德泰勒公司提供，型號為HT/13/202476/A，額定功率560 kW，額定電壓6 kV，爐水循環(huán)泵技術(shù)參數(shù)見表1。

爐水循環(huán)泵由1個單級離心泵和1個濕定子感應(yīng)電機組成，泵體和電機部分共用1根整體軸，凸出的葉輪安裝在泵殼內(nèi)，泵和電機部分之間有1個熱屏蔽裝置，用于隔開處于高溫爐水中的泵和冷的電機部分，降低兩者之間的熱傳導(dǎo)。爐水泵電機線圈浸入水中，電機運行時，轉(zhuǎn)子帶動尾部的推力盤輔助葉輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生內(nèi)循環(huán)動力，使電機腔室內(nèi)的水通過外置高壓冷卻器與低壓冷卻水系統(tǒng)進行熱交換。

表1 爐水循環(huán)泵技術(shù)參數(shù)

在電機轉(zhuǎn)子片束的兩端各安裝1個軸徑軸承，用于介質(zhì)潤滑。止推軸承將轉(zhuǎn)子固定在軸向并承受軸向推力。止推軸承箱中配備1個整體式過濾器，用于過濾電機和高壓冷卻器之間循環(huán)回路中的雜質(zhì)。

2 爐水循環(huán)泵運行

爐水循環(huán)泵提供了鍋爐啟動和低負荷時所需的最小流量，在鍋爐水循環(huán)中，水冷壁出來的工質(zhì)進入分離器進行水、汽分離，分離出來的水進入下部儲水罐，儲水罐內(nèi)的水經(jīng)啟動循環(huán)泵升壓后進入鍋爐給水系統(tǒng)，與鍋爐給水混合后再進入爐膛水冷壁。在鍋爐啟動初期，鍋爐水質(zhì)不合格時，啟動過程的疏水經(jīng)儲水罐水位控制閥(361閥)減壓后通過大氣式疏水?dāng)U容器排至機組排水槽，水質(zhì)合格后經(jīng)疏水泵回收至凝汽器，鍋爐啟動系統(tǒng)如圖1所示。

鍋爐處于濕態(tài)運行過程中，儲水罐水位由361閥自動控制，通過調(diào)節(jié)爐水循環(huán)泵出口調(diào)節(jié)閥門可以控制鍋爐再循環(huán)流量。設(shè)計有1路自主給水管道的鍋爐過冷水用于對爐水循環(huán)泵入口進行降溫，保持水的欠焓，防止汽化。

圖1 鍋爐啟動系統(tǒng)

鍋爐運行中，若在總給水流量、總?cè)剂狭坎蛔兊那闆r下，通過增加再循環(huán)流量，減少補水量，可以回收熱量，增大蒸發(fā)量，從而降低主汽溫度。

干濕態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，儲水罐水位逐漸降低，爐水循環(huán)泵出力降低，泵出口調(diào)閥逐漸關(guān)小，在鍋爐轉(zhuǎn)入干態(tài)運行后，爐水循環(huán)泵停止運行，投入暖管管路對爐水循環(huán)泵入口管道及361閥進行暖管暖閥，暖管水排至過熱器一級減溫水，爐水循環(huán)泵處于熱備用狀態(tài)。

3 爐水循環(huán)泵故障分析及處理

3.1爐水循環(huán)泵電機反轉(zhuǎn)

爐水循環(huán)泵在試轉(zhuǎn)前，首先測量電機絕緣電阻，電阻值應(yīng)不低于200 MΩ。按照操作規(guī)程，首次啟動僅給泵電機通電5 s，以便檢查電機轉(zhuǎn)向以及將滯留在系統(tǒng)中的氣泡排出，通過爐水循環(huán)泵出入口壓差可判斷其電機轉(zhuǎn)向是否正確。

該廠爐水循環(huán)泵在首次啟動過程中，出入口差壓為0.54 MPa，運行電流為54.13 A，差壓約為設(shè)計正常運行差壓的50%，由此可判斷泵電機反轉(zhuǎn)。在檢查電機接線相序并調(diào)整后，重新啟動爐水循環(huán)泵，泵出入口差壓為1.38 MPa，運行電流50.45 A，爐水循環(huán)泵運行穩(wěn)定。

3.2爐水循環(huán)泵電機腔室溫度異常升高

在爐水循環(huán)泵運行期間，電機腔室溫度長期在55 ℃左右，最高超過65 ℃，觸發(fā)“泵電機腔室溫度65 ℃”的跳閘保護。在停爐對爐水循環(huán)泵的檢查中發(fā)現(xiàn)，電機底部的細網(wǎng)過濾器堵塞嚴(yán)重，阻礙了電機腔室與外置冷卻器之間工質(zhì)的循環(huán)流動，減弱了電機的冷卻效果，同時對濕式電機和潤滑軸承造成損傷[1]。判斷污染物來源有2個途徑。

(1)啟動前的電機腔室注水管路。爐水循環(huán)泵腔室注水前必須對注水管路、冷卻水系統(tǒng)進行水沖洗，直至水質(zhì)符合要求，注水時水溫控制在4～50 ℃之間，打開爐水循環(huán)泵進水和排出管線中的清洗閥和放空閥，控制注水以約2 L/min的流量向泵電機腔室注水以防止流量過大產(chǎn)生氣泡，直到從泵殼上排氣管中流出的水取樣化驗符合水質(zhì)要求[2]。正常運行時需注意電機腔室溫度，以免溫度過高損壞電機。鍋爐停爐后要經(jīng)常對濾網(wǎng)及電機腔室進行清洗，保證冷卻回路通暢。

(2)鍋爐自身沖洗。新建鍋爐啟動調(diào)試初期，鍋爐內(nèi)部受熱面較臟，特別是酸洗結(jié)束后鍋爐雜質(zhì)多，積聚在儲水罐及下降管中的雜質(zhì)在鍋爐啟動爐水循環(huán)泵進行循環(huán)沖洗時進入爐水泵入口，部分雜質(zhì)沿?zé)崞帘窝b置內(nèi)軸徑軸承與軸的間隙進入電機腔室內(nèi)，隨工質(zhì)循環(huán)附著在底部濾網(wǎng)[3]。因此，新建鍋爐在啟動前需要進行長時間的冷態(tài)開式?jīng)_洗以改善鍋爐水質(zhì)，同時經(jīng)常打開泵入口的排污管對泵入口進行沖洗排污以減少爐水對電機腔室的污染，在鍋爐停爐后可經(jīng)常對電機腔室放水沖洗[4]。

分析污染原因后，對過濾器濾網(wǎng)進行清理并對注水管路及電機腔室進行沖洗，再次注水后啟動爐水循環(huán)泵，電機腔室溫度可穩(wěn)定在40 ℃之下。

3.3爐水循環(huán)泵差壓及電流異常

在機組降壓吹管期間，前期循環(huán)沖洗及升溫升壓過程中爐水循環(huán)泵運行正常，爐水循環(huán)泵運行電流44.00～51.00 A，出入口差壓1.21～1.38 MPa。隨著鍋爐的升溫升壓，就地檢查發(fā)現(xiàn)爐水循環(huán)泵進出口連接管道出現(xiàn)震動，吹管過程中爐水循環(huán)泵出入口差壓為1.09 MPa，較正常運行的1.21 MPa低，運行電流39.00 A，較正常電流略低。15 min后，爐水循環(huán)泵出入口差壓突降至0.59 MPa，電流突降至25.82 A，此后差壓繼續(xù)降低至低于0.20 MPa，持續(xù)30 s后觸發(fā)“爐水循環(huán)泵出入口差壓低”保護跳閘。對爐水循環(huán)泵本體進行檢查并未發(fā)現(xiàn)異常。在重新啟動穩(wěn)定運行一段時間后，爐水循環(huán)泵出入口差壓再次發(fā)生突降，差壓降至0.13 MPa，運行電流16.50 A，爐水循環(huán)泵再次保護跳閘，爐水循環(huán)泵運行工況見表2。

對幾次跳閘前后爐水循環(huán)泵的運行工況參數(shù)進行分析比較，發(fā)現(xiàn)首次跳閘時儲水罐出口溫度為251 ℃時，爐水循環(huán)泵入口水溫為250 ℃，幾乎不存在溫差。再次跳閘時，儲水罐出口溫度為287 ℃時，爐水泵入口水溫為284 ℃，溫差僅為3 ℃。初步分析爐水循環(huán)泵入口過冷水流量小，對泵入口的工質(zhì)冷卻效果不佳，混合器溫度過高導(dǎo)致爐水循環(huán)泵入口發(fā)生汽蝕。同時因為采用降壓吹管，需要在8 MPa左右迅速開啟臨吹門泄壓，臨吹門開啟過程中分離器壓力迅速降低，爐水循環(huán)泵入口壓力波動劇烈，壓頭降低，容易導(dǎo)致汽蝕。

表2 爐水泵運行各工況參數(shù)

在檢查泵入口混合器時發(fā)現(xiàn)過冷水管道中的逆止門方向安裝錯誤，沒有過冷水對爐水循環(huán)泵入口爐水進行降溫，導(dǎo)致高負荷下泵入口因水溫過高，欠焓太小而發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。在停運消缺重新啟動后，爐水泵連接管道震動明顯降低，泵入口溫度與儲水罐出口相比降低20 ℃左右，在吹管及以后正常啟動中均可正常運行。

在運行中，為避免出現(xiàn)汽蝕發(fā)生，要保持儲水罐正常水位，提高泵入口爐水壓力；此外，可通過降低入口給水溫度提高給水欠焓，滿足泵安全運行必須汽蝕余量的要求[5]。

4 結(jié)束語

爐水循環(huán)泵在機組調(diào)試及運行過程中需要注意：(1)在爐水循環(huán)泵安裝后的沖洗階段，必須保證主水管路及冷卻管路沖洗后的水質(zhì)符合要求，建議在鍋爐整體沖洗階段待爐水水質(zhì)改善后再啟動爐水循環(huán)泵進行循環(huán)沖洗，同時加強泵的排污；(2)泵安裝調(diào)試過程中注意電機相序問題，防止泵反轉(zhuǎn)運行；(3)運行過程中應(yīng)注意泵進出口差壓及運行電流的變化情況，特別注意在爐水循環(huán)泵入口壓力快速下降工況時泵可能出現(xiàn)的汽蝕問題，可通過冷卻水降低泵入口水溫及保證儲水罐水位來確保必需汽蝕余量。

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(本文責(zé)編：齊琳)

2017-04-17；

：2017-05-17

TM 621.2

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：1674-1951(2017)06-0061-03

張磊(1989—)，男，山東萊蕪人，工程師，從事火電機組工程鍋爐調(diào)試方面的工作(E-mail:iseasons@sina.com)。