660 MW機組循環水泵損壞事故分析

盧承斌,楊賢彪

(江蘇方天電力技術有限公司,江蘇南京211102)

某廠2號超超臨界660 MW機組配置2臺循環水泵，采用長沙水泵廠生產的92LKXA-21型立式斜流泵，配長沙電機廠生產的電機。全廠循環水系統采用母管制，1號、2號機和2號、3號機母管間均有聯絡閥門，運行時根據需要開啟。2010年8月16日，2A循環水泵運行中發生異常，出口壓力和電流突然下降，并最終導致了循環水泵外套筒斷裂，轉子軸承損壞，造成重大損失。

1 事故發生經過

8月16日上半夜，2號機負荷422 MW，真空-91.93～-92.3 kPa。2A循環水泵運行，電流304 A，出口壓力0.08 MPa，2B循環水泵投備用。凝汽器循環水出水門全開，循環水入口壓力0.08 MPa，出口壓力0.03 MPa。

1號機負荷414 MW，2臺循環水泵運行，1A循環水泵電流328 A，出口壓力0.12 MPa；1B循環水泵電流336 A，出口壓力0.10 MPa。凝汽器循環水出水門全開，循環水入口壓力0.09 MPa，出口壓力0.03 MPa。機組真空 -93.4～-94.4 kPa。1號、2號機循環水聯絡一道門、二道門全開。

8月16日3:33，運行人員監盤發現2A循環水泵出口液控閥由全開位變為中間位，電流由304 A降至273 A，出口壓力由0.08 MPa突降至0.05 MPa。泵體振動瞬間突然增大后又降低并穩定。同時，1A循環水泵電流由328 A降至298 A，1B循環水泵電流由335 A降到308 A。運行人員逐漸關小2號機凝汽器循環水出水門至50%左右維持壓力，關小1號機凝汽器循環水出水門至60%左右維持壓力。機組真空下降，排汽缸溫度升高。

2A循環水泵異常發生后，運行人員就地檢查發現，循環水泵略有異音、振動比平時稍大，2A循環水泵出口蝶閥就地約65～70°開度。因懷疑旋轉濾網入口堵塞雜物，啟動旋轉濾網進行沖洗，沒有發現雜物，通知汽機、熱控、運行電氣人員到場檢查。

5:04，啟動2B循環水泵，電流301 A，出口壓力0.10 MPa。2A循環水泵電流上升至300～317 A波動，出口壓力上升至0.08 MPa。5:18，分運行人員發現2A循環水泵出口閥全關，電流289 A擺動，出口壓力為0.04 MPa。檢查發現，液控閥油缸與閥門轉軸連接桿脫開，造成液控閥全關。5:35，手停2A循環水泵。

8月17日至26日，碟閥油缸返廠檢修、裝復。8月29日2A循環水泵試轉，電流330～350 A，出口壓力最大0.02 MPa，振動最大150 μm，5 min后停泵。停泵后惰走時間短，泵有明顯異音。泵試運期間網前水位由10.4 m上升至14.6 m。

9月1日循環水泵電機拆除，電機和泵對輪脫開后轉子下沉約150 mm，初步判斷泵體出現損壞。9月2日導流體吊出，泵軸下沉約1.5 m，同時發現出口三通出現嚴重破裂，外筒體上部斷裂，如圖1所示。

圖1 2A循環水泵外筒體斷裂損壞

2 原因分析

2.1 故障發生前設備狀況

資料顯示，2A循環水泵安裝、調試過程中未發生異常。8 h試運過程中以及至事故發生時的2個月期間，循環水泵均運行正常。8月10日停泵時，CRT顯示出口碟閥未能關閉，隨后經處理后正常。在發生故障前，從運行監視參數上未發現異常。

2.2 電流和出口壓力突然下降分析

8月16日2A循泵運行過程中，出現電流和出口壓力突然下降。經當時檢查以及事故后泵體吊出檢查確認，不存在入口濾網堵塞、入口水位下降、吸入口雜物堵塞等情況。同時，循環水系統中也未發現任何漏水點，而2A循環水泵入口前池的水位，在異常發生后上升了4 m。綜合以上現象，根據外筒體損壞情況以及參考泵的性能特性（循環水泵流量Q-揚程H曲線如圖2所示）分析，2A循泵電流和出口壓力下降的原因是泵外筒體破裂，循環水出水大量泄漏，導致流量增加，循泵運行工況點向右移動。出水彎管處漏出的水落入吸入口前池，造成水位上漲。同時，在瞬間因出水彎管處破裂漏流，形成對泵體的反作用力，導致了泵體振動瞬間大幅爬升。

圖2 循環水泵流量-揚程曲線

查看數據曲線發現，在循環水泵電流突降前數秒，出口碟閥全開信號消失，現場檢查實際位置關至65%。出口碟閥的突然關閉，對循環水泵有一定沖擊，但這種沖擊在泵正常的情況下是完全能承受的，因為循環水泵停止的正常邏輯，就是先快關蝶閥至20%再停泵。

循環水泵外筒體為鑄造件，現場查看破裂面及碎片發現，外筒體壁厚很不均勻。設計壁厚為30 mm，但部分斷口處最小僅22 mm，而有些斷口處則達近40 mm。現場筒體上仍有部分殘留裂紋，有些裂紋邊緣有明顯的銹痕（如圖3所示），是長時間泄漏水流造成。因此可以判斷，在循環水泵故障前，就有多處裂紋并漏水，只是漏量相對于整個循環水泵的流量非常小，在電流和出口壓力等參數上未能反映。在筒體自身重量和水流沖刷的作用下，當裂紋發展到一定程度，外筒體整片破裂。外筒體產生裂紋并破裂的原因，與制造缺陷有很大關系，也可能是運輸、安裝過程中受到了損傷。

圖3 外筒體殘留裂紋

2.3 故障發生后損壞擴大的分析

2A循環水泵電流和壓力下降前，出口碟閥已發生故障，自主關閉至65°位置。其后，繼續運行1.5 h后啟動2B循泵，又12 min后碟閥全關。運行人員就地確認后停泵，期間運行約10多分鐘。在出口碟閥離開全開位置及循環水泵電流下降后，數秒內碟閥一度關至25°開度，約40 s后信號消失。期間造成電流短暫的波動上升，然后又迅速下降。在這以后，前池濾網后水位上升速度明顯加快。可以看出，經過這一波動，外套筒的泄漏有所加大。在此后至2B循環水泵啟動這段時間內，循泵電流和出口壓力基本維持不變，前池水位小幅上升。表明循泵的運行工況穩定，外筒體泄漏沒有擴大。

2B循環水泵啟動后，2A循環水泵電流和出口壓力均上升。出口壓力回升至故障前單泵運行的0.08 MPa。這是因為系統壓力增加，阻力增大，循環水泵的工作點又向左移動。此后，至2A出口碟閥突然關閉的12 min內，泵出口壓力逐步降低，由0.08 MPa降至0.07 MPa，電流在高位波動。前池濾網前水位，因2B循環水泵的啟動迅速降低。這期間循環水泵運行不夠穩定，但不能認定筒體漏水有擴大，至少破裂面積沒有突然增加。

出口碟閥突然關閉后，2A循環水泵的電流由319 A下降至289 A，出口壓力由0.07 MPa降至0.04 MPa。前池濾網前水位由原先上升的趨勢又快速下降并穩定。考察碟閥關閉前后泵的運行工況，電流和出口壓力同時大幅下降，根據泵的運行特性，流量必然大幅增加[1]。而此時出口碟閥已完全關閉，因此，外筒體泄漏面積一定是顯著增大了。在碟閥全關至停泵的時間內，泵體振動大幅波動，X向最高至175.3 μm，Y 向最高至 80.3 μm， 這表明該段時間內循環水泵運行極不穩定。在停泵前，電流較穩定，出口壓力已降為0.03 MPa，表明筒體泄漏已非常大，但泵仍能工作。

2A泵停止后，至8月29日重新啟動，期間并未對泵作運行操作和檢修工作，只是檢修了出口碟閥。啟泵后，電流在340 A上下波動，出口壓力曲線顯示為2個尖峰，最高僅為0.02 MPa，最低為0，振動在100 μm以上。該次啟動未走聯鎖，而是先開泵后開碟閥，停泵前泵出口壓力已為零。從泵參數看，此時外筒體已損壞斷裂。發生的時間可能是上次停泵、該次啟泵及運行過程中。

3 分析建議

（1）綜合循環水泵故障的全過程，運行參數異常后，尤其是振動瞬間大幅增加時，應及時停泵做檢查（當時2B泵備用，有條件）。因出口碟閥發生故障，運行人員為防止循環水泵倒轉而未停泵，同時檢修碟閥。期間筒體泄漏未明顯擴大。至碟閥突然全關，此過程中泄漏顯著擴大。停泵前，外筒體并未斷裂，仍能運行。其后的停泵和再次啟泵過程中，泵外筒體徹底斷裂。

（2）2A循環水泵在安裝調試階段狀況正常，故障前運行中未發現參數異常，也無不當的操作。雖然出口碟閥先關閉了一定角度，但在泵本身無缺陷的情況下，不會造成故障。

（3）運行中2A循環水泵電流和出口壓力突然下降，是循泵外筒體突然破裂，循環水大量泄漏導致流量增加所造成。筒體破裂的主要原因為故障前泵體存在嚴重缺陷。

（4）從泵損壞的過程看，碟閥的故障影響了運行的正確操作，其突然關閉，更使得筒體泄漏擴大。

（5）2A循環水泵外筒體的斷裂，以致造成軸承損壞，最可能發生在碟閥檢修后的啟動、運行和停泵等狀態變化過程中。

（6）對循環水泵筒體產生初始裂紋的原因，建議結合材料監測的結果，從制造缺陷、材料特性、運輸安裝等方面繼續作進一步的分析。

4 結束語

循環水泵在運行中發生參數突然變化時，運行人員一定要引起高度重視。尤其是伴隨著振動的突然增大，表明泵體很可能發生了異常。在排除系統因素影響后，應及時停泵檢查。原因未找到不能再次啟動，否則將會造成更大的設備損壞。

[1]郭立君.泵與風機[M].北京：中國電力出版社，2004.