曹琦 吳秋榮

【摘 要】鍋爐給水泵是電廠的三大輔機(jī)之一，給水泵的可靠運行直接影響到機(jī)組安全供電。我廠660MW機(jī)組HPT300-340-6S型給水泵密封水系統(tǒng)運行過程中的主要問題是凝泵采用變頻控制時給水泵軸封經(jīng)常噴水，針對該現(xiàn)象進(jìn)行原因分析，并提出了相應(yīng)的對策。

【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.

【關(guān)鍵詞】給水泵；軸封；噴水；凝泵；節(jié)能

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

【中圖分類號】TK24 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）09-0170-02

1 設(shè)備情況

1.1 給水泵

HPT300-340-6s/27A 型給水泵是Sulzer 技術(shù)生產(chǎn)的水平、多級、筒式殼體、并具有整抽式芯包設(shè)計的離心泵。

筒體由鍛造加工而成，以中心線方式安裝，并具有導(dǎo)向系統(tǒng)以便于各方向的對正。該設(shè)計可確保與底板安裝牢固，并可允許泵在各個方向的自由熱膨脹。

大端蓋由與筒體材料相同的鍛件加工而成，通過纏繞墊片及成型密封墊實現(xiàn)高壓密封。端蓋螺栓由液壓張緊裝置拆卸，可最大限度地縮短拆卸時間，精確設(shè)置螺栓拉伸負(fù)荷，并可測量螺栓拉伸量。

芯包組件包括所有的旋轉(zhuǎn)部件、導(dǎo)葉、內(nèi)泵殼、軸承和所有磨損部件。該設(shè)計可使部件的更換既快速又方便，大大地縮短了維護(hù)所需的停機(jī)時間。

內(nèi)泵殼由單獨的螺栓聯(lián)結(jié)在一起，避免了長螺栓聯(lián)結(jié)引起的振動問題。內(nèi)泵殼間的密封是通過精確加工的金屬表面之間的金屬對金屬密封實現(xiàn)的，最終，密封金屬面通過作用在末級內(nèi)泵殼上的水壓力緊貼在一起。

對于泵軸，較大的徑長比（直徑和軸承跨距）使得軸具有非常大的剛度。軸上沒有螺紋，從而消除了應(yīng)力集中和軸的變形。

軸套通過緊力套裝在軸上。用空氣間隙作為隔熱措施，軸套可以沿軸向自由膨脹。該設(shè)計可將瞬態(tài)和熱備用條件下軸的變形降低到最小程度。

葉輪由精密鑄造而成。葉輪與軸的套裝設(shè)計可保證在最嚴(yán)重的瞬態(tài)變化過程中的對中和密封。雙鍵確保了扭矩的傳遞，葉輪卡環(huán)吸收軸向推力。

導(dǎo)葉由精密鑄造而成，確保尺寸符合要求。

泵的水力平衡裝置為平衡鼓，平衡鼓吸收了由旋轉(zhuǎn)組件產(chǎn)生的大部分軸向推力；推力軸承吸收剩余的軸向推力。

給水泵軸端密封采用迷宮型密封，來自冷凝水泵的凝結(jié)水在壓力水，經(jīng)過注入密封蓋外側(cè)板中。

給水泵迷宮密封系統(tǒng)是通過間隙節(jié)流減壓的密封。密封水泄漏水溫度是采用通過調(diào)節(jié)注入密封水的壓力（水量）方式來控制的，對于注入用密封水必須采用冷凝水，而且為保證泵不產(chǎn)生卡澀，務(wù)必盡可能靠近泵組部位的注水管路中設(shè)置精細(xì)的濾網(wǎng)，而這種濾網(wǎng)裝置應(yīng)經(jīng)常維持在潔凈狀態(tài)下。

給水泵在規(guī)定的小流量值以下運行，必須走再循環(huán)，再循環(huán)閥門的開啟信號一般取自前置泵出口至給水泵進(jìn)口連接管上的流量測量裝置[1]。

再循環(huán)閥應(yīng)能在流量小于270t/h自動打開，流量大于600t/h時自動關(guān)閉。

1.2 凝結(jié)水泵

10LDTNB-5PJE型凝結(jié)水泵是立式多級筒袋型離心泵，進(jìn)水管位于泵筒體上，在基礎(chǔ)之下；出水管位于吐出座上，與進(jìn)水管呈180°水平布置（可按15°的整數(shù)倍任意變位）。泵的首級葉輪為雙吸形式，次級葉輪與末級葉輪通用，為單吸形式。首級導(dǎo)流殼為螺旋殼，次級殼為碗形殼；泵內(nèi)有多處導(dǎo)軸承用來作為徑向支承，泵轉(zhuǎn)子軸向負(fù)荷由泵本身平衡，平衡方式采用平衡鼓和一對推力球軸承聯(lián)合結(jié)構(gòu)；軸封采用機(jī)械密封；泵轉(zhuǎn)子軸系含兩根軸，軸間聯(lián)接為卡環(huán)筒式聯(lián)軸器，泵與電機(jī)之間采用彈性柱銷聯(lián)軸器聯(lián)接。電機(jī)采用變頻控制。

2 工作原理

660MW機(jī)組凝泵來的壓力水經(jīng)調(diào)節(jié)閥后注入給水泵內(nèi)的軸套與襯套之間密封，一部分流量在軸套與襯套內(nèi)與來自泵內(nèi)的給水混合后流向前置泵進(jìn)口進(jìn)行卸荷，另一部分外泄漏經(jīng)“U”形管水封入凝汽器。密封水調(diào)節(jié)閥的操作信號來自注入水與回水（入凝汽器）溫差。密封水量：正常：6m3/h；最大：10m3/h。

3 設(shè)備現(xiàn)狀

目前主要存在的問題是機(jī)組低負(fù)荷時由于凝泵采用變頻控制，最低壓力可降到1.29MPa，轉(zhuǎn)速900r/min，給水泵采用迷宮型密封，其密封水水源取自凝結(jié)水用戶母管，當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷時凝泵出口壓力下降，與除氧器的壓差發(fā)生波動，從而造成給水泵軸封經(jīng)常噴水，造成給泵潤滑油含有大量水分，經(jīng)常濾油。為保證機(jī)組低負(fù)荷時給水泵密封水壓力，凝泵出口壓力與除氧器壓力之差必須保證在100kPa，凝泵變頻控制的節(jié)能效果得不到很好的體現(xiàn)[2]。

2009年9月給水泵3A發(fā)生觀水窗有機(jī)玻璃全部沖掉的事故，帶壓高溫汽水從該處大量涌出。打開給水泵#4瓦檢查，發(fā)現(xiàn)銅質(zhì)擋水圈破損。經(jīng)分析，是由于凝泵變頻與工頻交替運行，擋水圈處壓力頻繁變化，造成擋水圈破損。

4 原因分析及對策

機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計是變壓運行的，即凝結(jié)水泵采用變頻控制，以達(dá)到節(jié)能的目的。由于給水泵采用反螺旋密封，其密封水水源取自凝結(jié)水用戶母管，反螺旋密封采用差壓調(diào)節(jié)控制，即密封水調(diào)節(jié)閥根據(jù)給水泵工況的變化（轉(zhuǎn)速、除氧器壓力）來實時調(diào)節(jié)密封水差壓，差壓信號取自密封調(diào)節(jié)閥后（+）和密封卸荷水管（-），如密封水壓力能維持穩(wěn)定，則影響調(diào)節(jié)特性的只有卸荷水壓力的變化，而當(dāng)密封水母管壓力隨著凝泵出力的降低而下降，此時差壓信號正負(fù)端均發(fā)生偏移，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)特性已經(jīng)無法穩(wěn)定，而是出現(xiàn)大幅的晃動無法維穩(wěn)，造成給水泵軸封噴水，這種現(xiàn)象尤其在機(jī)組低負(fù)荷時反應(yīng)得較為突出。為了維持足夠的給水泵密封水，在機(jī)組低負(fù)荷時，凝泵仍然需要保持高出力，凝泵變頻的節(jié)能效果受到極大影響。

針對上述問題，制定對策：

①提供單獨一路恒壓水源。

②在原密封水管路上加裝管道式增壓泵，以達(dá)到增壓效果。但壓力仍然會隨凝泵出口壓力發(fā)生變動。

③在給水泵抽頭管處抽取水源，該水源高溫高壓，必須降壓、降溫后使用，且壓力隨機(jī)組負(fù)荷變化而波動。

綜合分析，認(rèn)為提供單獨一路恒壓水源這一方案是最適合的。

5 改造方案

如圖1所示，改造方案為制作一集水箱，并安裝兩臺離心水泵，通過水泵將集水箱內(nèi)凝結(jié)水進(jìn)行升壓后接入給泵密封水總管，原密封水取水管保留增加隔絕閥以備不時之需。

集水箱水源共布置兩路，第一路從凝結(jié)水用戶母管處就近抽頭作為主水源，第二路從凝結(jié)水補水管取水作為備用水源。主水源由氣控調(diào)節(jié)閥組進(jìn)行調(diào)節(jié)進(jìn)水量，調(diào)節(jié)信號取自水箱頂部導(dǎo)波雷達(dá)信號，同時氣控調(diào)節(jié)閥設(shè)置一電磁旁路閥（電動旁路閥）以作低水位保護(hù)，備用水源則采取電動閘閥型式，作為機(jī)組啟停前注水使用。集水箱設(shè)置頂部溢流口和底部放水閥以及就地水位計。

改造后，給泵密封水供水方式將采用定壓運行方式，不受機(jī)組凝泵變頻凝結(jié)水壓力波動的影響，密封水泵將采用一用一備的工作型式，密封水集水箱水位由氣控調(diào)節(jié)閥控制保持穩(wěn)定，高水位保護(hù)由集水箱頂部溢流口保證，低水位保護(hù)則由旁路電動閥或電磁閥來實現(xiàn)，現(xiàn)場水位由磁翻牌水位計顯示。

6 結(jié)語

通過給水泵密封水系統(tǒng)優(yōu)化改造，保證了給水泵密封水壓力穩(wěn)定，確保給水泵軸封的良好密封效果。同時，凝泵的變頻使用可以不受給水泵密封水的制約，在機(jī)組低負(fù)荷時，凝結(jié)水壓力可大幅下降，從而達(dá)到良好的節(jié)能效果。

【參考文獻(xiàn)】

【1】代云修，張燦勇.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)——600MW級火力發(fā)電機(jī)組叢書[M].北京：中國電力出版社， 2006.

【2】中國電力出版社.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社， 2011.