湛江調順電廠循環水泵改造分析

鄭紅發

(湛江中粵能源有限公司，廣東 湛江 524099)

湛江調順電廠循環水泵改造分析

鄭紅發

(湛江中粵能源有限公司，廣東 湛江 524099)

以湛江調順電廠2×600 MW機組為例，介紹了循環水泵的常見故障，分析了故障原因并給出了改造方案。改造方案實施后，提高了循環水泵的安全、可靠性，取得了良好的經濟效益。

600 MW機組；循環水泵；故障分析；汽機大修；優化方案；可靠性

1 項目背景

湛江調順電廠2×600 MW機組循環水系統選用的是由某廠生產的80LKXA-18型立式、單級單吸、轉子可抽出式斜流泵，泵軸采用316L材質、泵外接管和吸入喇叭口采用HT200Ni2Cr鎳鉻鑄鐵件、導葉體為304材質、內接管采用304材質、軸套為316材質、導軸承采用316(殼體)+賽龍(易損件)，整體采用重防腐油漆及外加電流防腐措施，泵外殼焊接犧牲陽極塊，每臺泵還有一套獨立的外加電流保護系統。設備于2006年年底投入運行，自投入運行以來，設備故障頻繁發生，極大地影響機組的安全運行，為提高循環水泵的安全可靠性，公司于2013年開始推動循環水泵改造項目，于2015年項目改造完成并全部投入運行。

2 故障情況及原因分析

2.1故障情況

從2007—2011年#1～#4泵歷次因故解體大修檢查所發現的情況來看，主要暴露出以下幾個方面的問題：(1)中間軸承支架幾乎全部斷裂，有的泵中間支架已完全成為碎片而被水沖至循環水管道內；(2)內接管全部斷裂，斷裂的內接管與導葉體相對摩擦造成導葉體連接法蘭處嚴重磨損；(3)導軸承和軸套嚴重磨損，特別是下導軸承和軸套磨損特別嚴重，達到10～20 mm；(4)套筒聯軸器止推卡環掉落；(5)導葉體和軸承支架與外泵殼內壁的配合面腐蝕嚴重，間隙達1 mm以上，嚴重超標。

針對以上問題，2012年機組油改煤汽機大修期間，對循環水泵進行了局部改造，于2011年分別投入運行，本次局部改造的主要內容有：(1)將中間軸承支架由原來的鎳鉻鑄鐵改為316材質；(2)將所有內接管由原來的304改為316材質，在法蘭處焊接加強肋板，并將中間軸承支架以上部分由原來的沒有內管改為加長內接管到填料函處；(3)更換了全部導軸承和軸套；(4)對磨損的導葉體法蘭面進行堆焊修復。

2012年6—9月，#1～#4循環水泵先后接連再次出現嚴重故障，主要是運行過程中出現劇烈振動，發巨響后泵跳閘。其間每臺泵的損壞和檢修情況如下。

(1)#3泵在運行過程中已經發現外接管D裂開，當時停泵比較及時，損壞的部件較少，只更換了外接管D。

(2)#4循環水泵當時運行中泵殼突然出口至三通以下全部斷裂掉入水中，直到#2機因真空保護跳機才發現，因此#4循環水泵損壞嚴重，外接管和吸入喇叭口全部損壞，葉輪與葉輪室摩擦造成一葉片穿透性裂開，內接潤滑水管全部損壞，導軸承和軸套嚴重磨損，特別是下軸套偏磨10～20 mm，經檢測，下軸彎曲嚴重達6 mm。

(3)#2循環泵在運行中突然發出劇烈振動和異響，發現后立即停泵，拆卸后發現葉輪有一葉片斷裂，內接管全部損壞，導軸承和軸套磨損嚴重，下導軸承從軸承體中脫落出來，特別是下導軸套偏磨約10～20 mm，下主軸彎曲嚴重達6 mm。

(4)#1循環水泵解體后發現內接管與導葉體連接處斷裂，中間軸套從原安裝位置脫出，下導軸套偏磨約6 mm。

2.2原因分析

湛江調順電廠4臺循環水泵從投運至今，已多次出現嚴重故障，之前是內接管基本全部斷裂，中間軸承支架也全部斷裂，在2011年大修后，對4臺泵的內接管和支架進行了局部改造，為了增加內接管和中間軸承支架的強度，將內接管從中間軸承支架處加長至上部填料函處，材質由原來的 304 改為了316，將中間軸承支架的材質由原來的鎳鉻鑄鐵改為316。改造后運行至2012年6月底，幾臺泵再次先后出現故障，其中：#4泵最為嚴重，整個外筒體至三通以下全部斷落，內外管及葉輪都嚴重損壞，下導軸承和軸套嚴重偏磨；#2泵運行過程中葉片被刮斷后無法繼續運行，解體后發現下導軸承嚴重偏磨后葉輪與葉輪室碰磨造成葉片斷裂，下導軸承脫落，內接管嚴重損壞；#3泵運行過程中就發現外接管斷裂；#1泵解體后發現內接管靠近導葉體端斷裂。通過分析幾臺泵的損壞情況我們認為，在外接管斷裂、內接管斷裂、葉片斷裂等故障中，轉子部件在運行過程中的徑向晃動是造成泵故障的主要原因，當然原因還有其他幾個方面。

(1)水泵葉輪水力不平衡。由于各葉片流道的不均勻，制造精度不夠，而且制造廠家沒有有效的葉輪水力平衡檢驗測試平臺，造成泵運行后水力不平衡對轉子系統造成沖擊。

(2)導軸承的布置不合理。由于整個轉子部分(包括葉輪、泵軸、聯軸器)生產制造精度不夠，轉子運行過程中的徑向力非常大，而設置的導軸承徑向控制點只有3個，特別是在受力最大的導葉體處徑向控制嚴重不足，導致最下面一處導軸承和軸套很快就被磨損，有的甚至脫落。

(3)各部件材質不統一。不同材質的部件相接觸產生電位腐蝕，造成導葉體與吸入喇叭口、導葉體與外接管A、軸承支架與外接管內壁的配合不良，每次拆卸都發現這些配合面間隙過大，而間隙過大加劇了整個轉子部分的晃動，同時也加劇了導軸承和軸套的磨損，進一步加劇了整個泵體的徑向振動。

(4)導軸承與軸套的選材不匹配。痕跡顯示軸套比導軸承的磨損還嚴重，說明導軸承的材質過硬，軸套材質過軟，這樣軸套就失去保護作用了，使用壽命短。

(5)設備安裝、制造精度等原因導致泵筒體的垂直度和同軸度不夠精確，也加劇了轉子徑向的磨損和振動。

(6)鑄鐵材質在海水里抗腐蝕性及強度均不足。外筒體材質采用鑄鐵，一方面鑄鐵的耐腐蝕性能差，容易受到海水腐蝕，另一方面鑄鐵的強度低，在受到泵轉子部件的徑向振動沖擊下，很容易斷裂。

3 改造方案及實施效果

3.1改造方案

(1)泵體整體換型，保留原電機，新泵所有設計參數滿足原電機的運行要求。原水泵基礎、臺板和出口管道不改變。

(2)新泵根據湛江調順電廠的機組參數和現場條件重新優化設計，滿足與原泵并列運行的工況要求。1)新泵性能曲線設計特點：功率曲線相對平滑，避免由于潮位的變化而造成電機功率波動；泵的性能曲線盡可能與管道特性曲線重合，盡可能使泵在高效區工作[1]。2)新設計泵充分考慮單泵運行與并列運行的穩定性，避免切泵過程中出現劇烈波動。優化后泵的性能曲線如圖1所示。

圖1 優化后泵的性能曲線

(3)整體選用優質雙相鋼材質。1)海水腐蝕性強，雙相鋼具備良好的抗腐蝕性能，因此新泵選材中所有與海水接觸的部件全采用雙相鋼。同時,各部件材質的統一也可有效避免電位差帶來的腐蝕。2)部件結合部位做好防間隙腐蝕[2]，所有結合面涂裝防腐蝕涂料，所有連接螺栓采用防腐蝕膠包扎。徹底消除部件之間的間隙腐蝕。

(4)改造內管(也可稱為護管)的結構。將內管改為大內接管形式，然后將導軸承支架固定于內接管內，徹底解決之前內管支撐力及剛性不足的問題，減小軸系的徑向晃動。內接管作為軸承潤滑水通道，同時也起到轉子部件的徑向支撐作用，為提高轉子部件的徑向支撐力和轉子部件的整體安裝精度，將原來的大軸承支架結構改為大內接管支撐結構，也就是說軸承支架由原來與泵外筒體支撐改為由內接管支撐，使泵的整體支撐強度、同軸度、垂直度都得到提高，更有利于泵的運行。

(5)新泵導軸承材料由原來的塞龍改為美國進口RA及日本進口橡膠材料。從故障情況來看，之前的賽龍導軸承存在性能方面的不足，特別對含有雜質的潤滑水，其硬度過高且耐磨性不夠，在惡劣條件下摩擦力過大易加快軸套的麿損，因此新設計泵采用耐磨性更好的AR及橡膠導軸承。

(6)葉輪由原來的開式葉輪改為閉式葉輪，減小水力擾動。由改造前泵的故障現象看，下導軸承都出現嚴重偏磨，一個很重要的原因是葉輪晃動，造成葉輪晃動的一個原因是之前的開式葉輪工作時內部介質混亂，回流大，從而加重了各葉片所承受力的不均，進一步加大葉輪的晃動，因此新設計泵采用閉式葉輪，減小葉輪密封壞的泄漏回流，減小由于水力

原因造成的葉輪晃動，提高轉子的運行平穩性。

(7)安裝在線測振裝置。新泵設計在線振動監測功能，實現泵運行狀況的在線監測。

3.2實施效果

至2015年6月，湛江調順電廠4臺循環水泵全部改造實施完畢，從改造完后設備運行情況來看，效果主要體現在以下幾個方面。

(1)運行穩定性明顯提高。現場監測參數見表1。

表1 現場監測參數

(3)改造后設備運行穩定，檢修維護量大大減小，因此，節省的檢修維護費用將非常可觀。按每年單臺泵進行1次常規性檢修，只計算易損件更換費用，單泵費用為32萬元/臺，人工為10萬元/臺,則1年最小檢修費用S2=32萬元/臺×4臺+10萬元/臺×4臺=168.0萬元。

(3)1年總節省費用=S1+S2=254.4萬元+168.0萬元=422.4萬元，投資為1 200萬元，回收期約為3年。

4 結論

通過項目實施效果的分析，我們認為湛江調順電廠循環水泵改造項目非常成功，所選擇的方案針對性地解決了設備之前所存在的問題，改造后不僅使循環水泵的安全、可靠性有了質的提高，而且隨著改造后設備各項參數性能的優化，取得了非常大的節能經濟效益。

[1]王立新.提高循環水泵效率的改造措施[J].內蒙古電力技術，2009，27(1)：30-33.

[2]王朝暉．泵與風機[M]．北京：中國石化出版社，2007.

TM 621.7

B

1674-1951(2017)10-0038-03

2017-05-22；

2017-09-11

(本文責編：白銀雷)

鄭紅發(1970—)，男，廣東韶關人，工程師，從事火力發電廠汽機專業設備點檢工作(E-mail:1976349608@qq.com)。