72LKXA-26.5型循環(huán)水泵推力瓦溫高原因分析及對策

國家電投集團江西電力工程有限公司貴溪分公司 吳 歡

72LKXA-26.5型循環(huán)水泵推力瓦溫高原因分析及對策

國家電投集團江西電力工程有限公司貴溪分公司 吳 歡

大型軸流式循環(huán)水泵的特點為低轉(zhuǎn)速、大流量、低揚程，推力瓦溫高是該類水泵常見故障之一，水泵運行時如果推力瓦溫得不到控制，很有可能出現(xiàn)燒瓦的設(shè)備事故，本文通過收集故障數(shù)據(jù)，全方位分析推力瓦溫高的原因，制定、實施解決方案，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行方案優(yōu)選，驗證實施效果。

循環(huán)水泵；推力軸瓦；傳熱惡化

1 引言

我廠二期為2×300MW機組，循環(huán)水冷卻方式為閉式循環(huán)，共4臺72LKXA-26.5型循環(huán)水泵，2014年7月開始，4臺循環(huán)水泵陸續(xù)出現(xiàn)推力瓦溫高的故障，其中A泵推力瓦溫最高達到79.6℃，嚴(yán)重影響機組安全運行，本文主要針對我廠二期循環(huán)水泵電機推力瓦運行溫度過高進行多方面分析，找出存在的問題，提出相應(yīng)解決方案，以及如何利用有限的資源優(yōu)選方案進行實施，并取得較好的效果。

2 概況

2.1 設(shè)備簡介

72LKXA-26.5型泵為立式、單級單吸、轉(zhuǎn)子可抽出式斜流泵，流量5.1m3/S，揚程26.5m，轉(zhuǎn)速495r/min，軸功率1519.5KW，最大軸向推力為55T，輸送截止為清水，軸承冷卻水由工業(yè)水和泵出口循環(huán)水提供，軸承潤滑水量為2m3/H，軸承潤滑水、冷卻水壓為0.35MPa。

2.2 故障情況及數(shù)據(jù)收集

2016年入夏以來，我廠4臺循環(huán)水泵推力瓦溫持續(xù)升高，其中A循泵瓦溫最高達到79.6℃，通過查看歷史溫度曲線得出，推力瓦溫度為持續(xù)緩慢升高，對比歷史正常運行瓦溫與故障瓦溫見表1。

表1 推力瓦溫度和導(dǎo)瓦溫度以及油溫對比

故障時觀察冷油器進口冷卻水壓力為0.3MPa，壓力偏低。測得機架水平振動為0.04mm，上部軸承箱水平振動為0.06mm，水泵流量、電機電流等數(shù)據(jù)均正常，可基本排除聯(lián)軸器中心偏差引起瓦溫高，以及吸入口濾網(wǎng)堵塞引起的瓦溫高。

3 原因分析

該泵的電機上軸承主要由推力瓦、推力頭、導(dǎo)瓦、冷油器等零件組成，推力瓦承受整各軸系的重量和軸向推力。各推力瓦塊必須均勻的承受負(fù)載和軸向推力，軸瓦運行時產(chǎn)生的熱量必須及時被冷卻水帶走，進而分析得出推力瓦溫高的原因有一下幾方面：a）各推力瓦塊受力不均勻，水平偏差大于0.02mm，個別瓦塊受力較大，瓦面磨損造成軸瓦溫度升高。b）推力頭鏡面光潔度低，變形或有波浪、弧度，破壞推力頭與推力瓦面油膜的建立。c）冷卻器結(jié)構(gòu)導(dǎo)致?lián)Q熱效果差，冷卻水壓力、流量不足，冷卻器內(nèi)漏導(dǎo)致潤滑油乳化等，進而影響推力瓦溫度。

3.1 推力瓦潤滑效果差

3.1.1 推力瓦與推力頭接觸受力情況

解體電機上部軸承室，6塊推力瓦塊均有輕微磨檫痕跡，進油楔角較小，且有少量烏金。使用平板檢查推力瓦水平偏差，均在0.02mm以內(nèi)，屬于合格范圍。推力頭鏡面光潔度較好，未發(fā)現(xiàn)明顯變形、波浪、弧度等，結(jié)合瓦塊接觸情況，判斷推力頭無需做進一步處理。

3.1.2 推力瓦油膜建立情況

考慮到潤滑油油中帶水、顆粒物超標(biāo)等均會影響油膜的建立。通過對潤滑油進行取樣化驗，油脂各項指標(biāo)均符合要求，結(jié)合推力瓦檢查情況，判斷推力瓦油膜正常建立。

3.2 冷卻器冷卻效果差

3.2.1 冷卻水壓力、流量情況

檢查冷卻水進口壓力為0.3MPa，低于標(biāo)準(zhǔn)要求壓力0.05MPa(標(biāo)準(zhǔn)0.35MPa)，進一步檢查冷卻水進口手動門，確認(rèn)進口手動門未全開，開啟手動門將壓力調(diào)整至0.35MPa-0.38MPa，使其符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2.2 水質(zhì)差影響冷卻器換熱效果

冷卻器工作一定小時后，內(nèi)壁表面產(chǎn)生的污垢會使傳熱熱阻增加，從而導(dǎo)致?lián)Q熱效率降低，表面結(jié)垢無形中增加了管壁的厚度，而水垢的熱導(dǎo)率很小，僅為金屬的幾百分之一到幾千分之一，大大增加了傳熱熱阻，降低了換熱效率。結(jié)垢嚴(yán)重時還會將冷卻管堵塞，減小水流通截面積，增大水流阻力。

由于循環(huán)水泵冷卻水水源為工業(yè)水及循泵出口引出水，水質(zhì)較差，容易引起銅管結(jié)垢，且冷卻水進、出口管為鍍鋅管，長時間運行后鍍鋅管容易生銹、結(jié)垢堵塞管路。拆卸檢查銅管，管口結(jié)垢嚴(yán)重，清理時也有大量污水流出。

根據(jù)傳熱計算公式：Q=FkΔt

式中：Q為換熱量；F為換熱面積；k為換熱系數(shù)；Δt為對數(shù)平均溫差

由傳熱學(xué)公式可知，當(dāng)換熱面積不變的情況下，換熱器表面結(jié)垢相當(dāng)于改變了管壁材質(zhì)使換熱系數(shù)k減小，降低了換熱量Q。結(jié)合推力瓦溫度上升曲線為長時間緩慢上升，判斷冷卻器銅管結(jié)垢為推力瓦溫升高的主要原因。

4 提出解決方案及方案優(yōu)選

4.1 修刮推力瓦

通過清理、修刮推力瓦進油楔角，提高推力瓦進油量，增加潤滑油帶走的熱量，以降低推力瓦溫度。該方案可行性高，通過與相關(guān)技術(shù)人員討論，決定優(yōu)先實施該方案。

4.2 更換冷卻器

通過與使用同類型號循泵電廠技術(shù)人員溝通，該廠也出現(xiàn)過冷卻器換熱效果差的情況，但是將鰭片式冷卻器更換成螺旋式冷卻器后提高了冷卻效果，螺旋式冷卻器由于將鰭片改成纏繞的銅絲，不但減小了潤換油流動的助力，而且不容易在邊角結(jié)構(gòu)。但更換該冷卻器定制周期廠，無法及時解決推力瓦溫高的問題，所以對該方案進行了擱置。

4.3 更換冷卻水源

由于冷油器使用的冷卻水水源為工業(yè)水及循泵出口引出水，水質(zhì)較差，長時間運行容易導(dǎo)致銅管結(jié)垢，影響冷卻器換熱效果。所以更換較為潔凈（閉式水）的水源，降低銅管結(jié)垢，也能有效提高換熱效果。通過與發(fā)電生技人員討論，更換水源需增加約600米管道，且管路鋪設(shè)難度大、成本高。所以直接放棄了該方案。

4.4 設(shè)計制作在線清洗裝置

我廠循環(huán)水泵電機冷油器每年定期高壓水槍清洗1-2次，每次清洗需揭電機軸瓦油箱蓋后放空油箱潤滑油吊出冷卻器進行沖洗，檢修周期較長，工作量大。但是清洗效果不明顯。根本原因在于高壓清洗機出口水壓（0.4MPa）在經(jīng)過冷油器盤管時，盤管的局部阻力和盤管內(nèi)壁結(jié)垢產(chǎn)生的沿程阻力基本將水壓抵消。為了提高沖洗效果，決定使用氮氣與清水交替沖洗及混合沖洗，通過加裝壓力表，控制氣壓，防止設(shè)備損壞。同時為了減輕冷油器清洗的工作量，測量、加工與冷油器進口管相應(yīng)的接頭，可無需拆卸冷油器進行沖洗，如圖1所示。

圖1 在線沖洗裝置簡圖

5 實施效果

5.1 修刮推力瓦方案實施效果

解體修刮推力瓦進油楔角后，試運循環(huán)水泵2小時，推力瓦溫下降至76.8℃，相對于修前的79.6℃下降了2.8℃。雖有一定的效果，但推力瓦溫度仍不符合要求。

5.2 自制在線清洗裝置實施效果

利用氮氣和高壓清洗機對冷油器水側(cè)進行交替沖洗及混合沖洗（圖2）后，溫度下降至67.5℃。相較于沖洗前的76.8℃下降了9.3℃，清洗效果明顯，同時，油溫也下降至44℃。

自制在線清洗裝置優(yōu)點在于：a)降低勞動強度，無需拆卸冷油器即可進行清洗。b)降低安全風(fēng)險，無需起重配合，降低起重作業(yè)風(fēng)險，無需長時間高處作業(yè)，降低高處作業(yè)風(fēng)險。c)節(jié)約檢修時間，一次清洗正在2小時內(nèi)結(jié)束，可在設(shè)備停運后隨時處理。

圖2 在線沖洗

6 結(jié)論及持續(xù)改進

循環(huán)水泵冷油器結(jié)垢是影響推力瓦溫度重要因數(shù)之一，使用常規(guī)的高壓水槍沖洗由于管道阻力的作用達不到?jīng)_洗效果，使用氮氣、高壓水槍交替沖洗、混合沖洗使銅管內(nèi)壁的污垢容易剝離，有效的減小水在管道內(nèi)的阻力。為了進一步提高沖洗效果，考慮在清洗水內(nèi)加入溶解水垢的藥品。當(dāng)然，為了防止設(shè)備腐蝕損壞，加入何種藥品需要咨詢專業(yè)人員后才能謹(jǐn)慎實施。

由于冷油器結(jié)垢導(dǎo)致軸瓦溫度高的問題較為普遍，對于冷油器沖洗的方法及工藝，希望能通過本文與大家相互交流、學(xué)習(xí)。

[1]貴溪2★300MW機組培訓(xùn)資料之五十一《循環(huán)水泵安裝使用說明書》.

吳歡（1984—），男，江西貴溪人，大學(xué)本科，助理工程師，水泵技師，從事電廠檢修管理。