汽動給水泵轉動部件卡澀原因分析及防范措施

周曉靜

摘 要：通過對300MW火電機組給水泵組的配置和運行情況的調研，分析了汽動給水泵轉動部件卡澀的原因，主要有中、低壓給水系統及泵芯包內部清潔度差，給水泵芯包動靜間隙小，啟動時暖泵不良等，在此基礎上提出了泵組轉動部件卡澀的防范措施，如做好系統管道的沖洗工作，適當加大給水泵動靜間隙，泵組投運前充分暖泵。

關鍵詞：汽輪機；給水泵；轉動部件；卡澀

本電廠投產的300 MW 超臨界汽輪發電機組配置了2 臺50% 容量的汽動給水泵以及1臺50%容量的液力調速電動給水泵。機組正常運行時用汽動給水泵，電動給水泵通常只在機組啟動或1 臺汽動給水泵出現故障時才投用。汽動給水泵在大型汽輪發電機組上得到廣泛應用，但其在新建機組啟動調試階段由于各方面條件的不完善，在啟動時低速暖機或熱態停泵及盤車過程中容易造成泵組卡澀。一般在泵轉動部件卡澀后都采用蒸汽直接沖轉，但如果沖轉失敗則必須將給水泵芯包解體處理，因現場無拆卸專用工具而需將芯包返廠處理，其處理時間至少要4～7 天，嚴重影響工程進度。另外，強行沖轉時如果進汽量控制不當，將會對小汽輪機轉子、葉片、聯軸器的工作壽命產生不利影響。為了使汽動給水泵組調試和運行順利進行，以確保機組安全穩定運行，本文針對機組啟動調試和試生產過程中經常出現的汽動泵組啟動或停止時泵轉動部件卡澀現象加以分析研究，找出行之有效的防范和解決辦法。

1 汽動給水泵組的配置

本廠300 MW 超臨界機組引進型給水泵制造廠家主要有沈陽水泵廠引進美國FPD 公司技術生產的HDB 型給水泵，驅動給水泵的小汽輪機制造廠家是上海汽輪機廠，采用電動機通過齒輪減速裝置來驅動。

2 泵組轉動部件卡澀原因分析

2.1設備及管道系統比較龐大和復雜

中、低壓給水系統及泵芯包內部清潔度差新建機組的凝汽器、凝結水及給水系統在投運前雖然進行過水沖洗和堿洗，但由于設備及管道系統比較龐大和復雜，必然有一些死角和殘雜物存在，因此在投運初期熱態運行過程中經常有焊渣、鐵銹等硬質顆粒進入泵體，加之給水泵芯包在制造時也容易遺留一些鑄砂、金屬屑之類的硬質顆粒，這些微粒在通過泵內級間水封間隙時，由于水流沖刷不夠而停滯，其尺寸與水封間隙相當便塞住間隙，從而導致泵體動靜部分研磨，造成泵轉動部件卡澀，尤其在汽動泵組熱態停泵投低速盤車時易出現此類情況。一旦發生給水泵卡澀即難以盤動，只能解體檢修或返廠處理，新機組在啟動調試過程中出現卡澀的給水泵大多數均在解體后發現有硬質顆粒卡在動靜間隙之間，這是造成泵轉動部件卡澀的主要原因。

2.2 給水泵芯包動靜間隙不合理

除了硬質顆粒雜質造成給水泵轉動部件卡澀，芯包動靜間隙尺寸不合理也會引起給水泵轉動部件卡澀。當泵芯包動靜間隙不足時，由于泵葉輪材質為不銹鋼材料，最初硬質顆粒進入泵芯內造成動靜部分先磨損，最后演變成泵組芯包動靜部位直接碰磨，特別是在低速盤車時，摩擦產生粘連或顆粒擠壓造成泵轉動部件卡澀。當泵芯包動靜間隙過大時，雖然不易發生轉動部件卡澀，但會使泵的容積損失增大，泵的效率降低，經濟性變差，這也是不可取的。給水泵芯包動靜間隙不合理主要有兩方面的原因：一方面是設計人員在設計時將間隙定得過小所致；另一方面，也可能是在芯包的制造、安裝及檢修過程中動靜間隙調整不符合規定造成的。

2.3 啟動時暖泵不良

通常，汽動給水泵兩端幾乎都是由36 ℃左右的凝結水來提供密封水，當給水溫度大于110 ℃時，啟動汽動給水泵組前必須進行暖泵，暖泵水溫約為160 ℃，由于暖泵管徑較小，給水泵兩端的密封水壓力若調整不當，溫度較低的密封水將進入泵內，造成泵體熱分層，引起筒體變形，使轉子靜擾度變大。

2.4 設計不合理，小汽輪機與水泵不匹配

小汽輪機要求在啟停時必須投低速盤車，而給水泵要求啟停時最好不盤車，如要盤車則需提高盤車速度，即對于給水泵需取消盤車或設計為高速盤車（盤車轉速大于100 r/min）。但這種設計在新機組投運初期或大修后初期還會出現一些投低速盤車就會使泵芯卡澀現象，使泵組不敢輕易投盤車，嚴重影響機組正常運行，所以我廠已取消盤車裝置。

3 泵組轉動部件卡澀的防范措施

3.1 做好系統管道的沖洗工作

凝結水、除氧給水系統清潔是機組調試過程中一項十分重要的工作，因此在試運初期，應對低壓給水管路、高壓給水管路、暖泵水管路等各管路系統進行分段水沖洗，并適當加大管路水沖洗時間，不能留有死角存在，最終確保給水泵前的管道系統和設備無雜質殘留。另外，應重視前置泵及給水泵進口濾網的制造及安裝工藝質量，并在運行初期勤檢查、勤沖洗清理，以確保給水泵安全可靠運行。

3.2 確保泵芯包留有合理的動靜間隙

合理的動靜間隙對泵組的安全經濟運行至關重要。除了制造廠在制造過程中需要優化工藝，確保泵芯包動靜間隙符合設計要求外，在泵組安裝和檢修過程中要按規定調整動靜間隙，并確保間隙均勻減少轉動部件卡澀的發生的幾率。

3.3 泵組投運前充分暖泵

在泵組試運前，應對暖泵系統的各閥門及管路進行檢查，若達不到廠家的要求需對孔板尺寸重新確定，以保證暖泵系統工作正常。在暖好泵的情況下，用提前啟動前置泵的方法對給水泵進行大流量暖泵處理，待泵體上下殼溫度差小于20 ℃后再啟動給水泵。另外，按設計要求增加暖泵時間，在時間允許的情況下不間斷地進行暖泵，控制好密封水壓差確保泵體暖得充分，避免發生熱分層現象。泵組投入運行后，應仔細檢查地腳螺栓有無松動，熱脹滑銷是否正常，必要時應采用相應措施調整。

4 結束語

目前，本電廠300 MW 機組引進型給水泵制造廠家生產的給水泵基本可以滿足機組運行的實際需要，運行管理水平有很大的提高，近2 年沒有因給水泵產品質量發生大的事故，但是在新投產機組中仍然可能存在汽動給水泵組卡澀現象的發生。其中，大部分卡澀是由于中低壓給水系統清潔度差造成的。因此，做好試運前期工作，減少中、低壓給水管道中的硬質顆粒是防止汽動給水泵卡澀的重要措施。但是，對于低速盤車汽泵的防卡從某種角度講可能比高速盤車的更難防范。另外，從目前給水泵的密封水系統的設計來看也存在著卡泵的隱患，如凝結水溫度較低讓其作為密封水進入給水泵軸端后有可能會引起泵軸局部區域冷卻過快而變形，這些問題仍有待進一步分析、探討。