爐水循環(huán)泵隔熱屏泄漏分析和預(yù)防措施

邱傳銀

（深圳媽灣電力有限公司，廣東深圳 518052）

0 引言

媽灣電廠目前裝有容量300 MW 的火力發(fā)電機(jī)組6 臺(tái)，與其配套的鍋爐是哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1025/18.2-YM6 型亞臨界壓力鍋爐，最大連續(xù)蒸發(fā)量1025 t/h，汽包工作壓力19.67 MPa，對(duì)應(yīng)的飽和水溫360 ℃，每臺(tái)鍋爐配有3 臺(tái)性能相同的爐水泵。

1 爐水泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

爐水泵為浸沒(méi)式配置濕式電機(jī)型，由沈陽(yáng)水泵廠引進(jìn)德國(guó)KSB 公司技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)。泵體采用全封閉結(jié)構(gòu)（泵與電機(jī)連為－體），電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子和軸承等都浸在高壓水中，其定子腔內(nèi)的水壓與爐水壓力相同，即與鍋爐汽包壓力相等。電機(jī)殼要承受鍋爐系統(tǒng)的全壓，工作條件極為苛刻，稍有不慎就可能發(fā)生電機(jī)損壞事故。

爐水泵由兩大部件組成，泵殼體懸掛在進(jìn)出水管道上，通過(guò)16 顆主螺栓與電機(jī)裝置連接在一起。為防止電機(jī)過(guò)熱，中間有一個(gè)隔熱屏起到隔絕高溫爐水向電機(jī)傳導(dǎo)熱量的作用，它們組裝成一個(gè)完整的水泵，為高溫高壓爐水提供循環(huán)動(dòng)力。該泵設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單檢修方便，無(wú)故障工作時(shí)間長(zhǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)組件和水力組件不需要維護(hù)保養(yǎng)。

2 存在的問(wèn)題

由于工作環(huán)境惡劣，爐水泵電機(jī)裝置的隔熱屏與泵殼體的結(jié)合面，自投產(chǎn)以來(lái)發(fā)生了多次泄漏故障。另外，電機(jī)對(duì)爐水品質(zhì)要求很高，啟動(dòng)停止時(shí)，注水、沖洗操作的失誤都會(huì)造成電機(jī)損壞。經(jīng)常更換電機(jī)和密封面的泄漏處理都需要停爐拆裝電機(jī)，對(duì)機(jī)組的安全生產(chǎn)造成了極大的影響。

媽灣電廠6 臺(tái)鍋爐18 臺(tái)爐水泵，自投產(chǎn)以來(lái)出現(xiàn)過(guò)多次爐水從隔熱屏與電機(jī)結(jié)合面泄漏的情況。表1 為1997 至2006 年拆裝泵體次數(shù)統(tǒng)計(jì)。2006 年電機(jī)故障8 次，隔熱屏泄漏6 次。3A#爐水泵密封面泄漏和電機(jī)原因共拆裝7 次。

電機(jī)體與泵殼螺栓的連接是拆裝中最為關(guān)鍵和復(fù)雜的一項(xiàng)。因?yàn)楸玫墓ぷ鲏毫Ω撸菟ǖ牟鹧b都使用加熱預(yù)緊的方法，才能達(dá)到安裝效果。但該方法工藝復(fù)雜，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)檢修人員的技術(shù)水平要求極高，如果某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，會(huì)造成結(jié)合面處向外泄漏高壓爐水。

表1 更換電機(jī)和泵體結(jié)合面泄漏次數(shù)統(tǒng)計(jì)（1997-2006 年）

3 原因分析

3.1 機(jī)組頻繁啟停

爐水泵是在360 ℃高溫下工作的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，曾有1#爐大修后因各種原因機(jī)組多次啟停，1C#泵多次承受冷熱及壓力交變應(yīng)力的變化，泵殼體與隔熱屏的熱容量相差大，結(jié)合面墊片失效造成泄漏。

3.2 執(zhí)行工藝標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán)格

熱擰緊的目的是防止螺栓隨著運(yùn)行溫度的升高產(chǎn)生熱伸長(zhǎng)，使螺栓擰緊力逐漸減小。熱擰緊可以保證螺栓的剩余應(yīng)力不小于結(jié)合面所需的密封應(yīng)力，確保工作期間的嚴(yán)密性。因此廠家提供了完善的工藝規(guī)程，對(duì)每一操作步驟都有詳細(xì)規(guī)定。只有經(jīng)過(guò)培訓(xùn)后才有能力保證嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程，保證不出現(xiàn)泄漏。

曾經(jīng)有5#爐A、C 泵需同時(shí)更換，由同一班人員對(duì)2 臺(tái)泵進(jìn)行交叉施工，由于工作時(shí)間長(zhǎng)，極易在某個(gè)環(huán)節(jié)上產(chǎn)生疏忽，影響安裝質(zhì)量。

另外，使用2.5 kW、3.5 kW 的不同功率加熱棒導(dǎo)致熱速率過(guò)快，螺栓加熱的時(shí)間、溫度不均勻，此時(shí)擰緊螺栓容易造成冷卻后法蘭密封面的偏斜，使螺母的擰緊格數(shù)失去意義。

3.3 結(jié)合面平面度和沖刷槽

檢查發(fā)現(xiàn)有的泵體存在著0.30 mm 左右的平面差，較大的變形可能影響纏繞墊密封效果。部分與纏繞墊配合的接合面已被多次超高壓水沖刷形成凹槽，也會(huì)影響密封效果。2006 年9 月10日，5C#爐水泵拆卸后發(fā)現(xiàn)，隔熱屏結(jié)合面吹損深度達(dá)1 mm，吹損面積約占10%，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)車(chē)削加工結(jié)合面消除缺陷。

3.4 金屬纏繞墊片質(zhì)量

密封件的質(zhì)量對(duì)密封效果影響很大。纏繞墊應(yīng)無(wú)扭曲、劃傷，繞制緊密，點(diǎn)焊牢固，壓縮回彈性好、強(qiáng)度高，有利于適應(yīng)壓力和溫度的變化，在交變載荷下保持良好的密封性能。而有一段時(shí)間為節(jié)省費(fèi)用采購(gòu)了非主流廠家生產(chǎn)的金屬纏繞墊，從產(chǎn)品的外觀到性能都存在較大瑕疵。

4 預(yù)防措施

4.1 檢查電機(jī)體和泵殼結(jié)合面平面度

檢查電機(jī)體和泵殼結(jié)合面是否平整，清理和檢查泵殼、電機(jī)法蘭密封面。密封面如有吹損痕跡或輻射凹坑，應(yīng)進(jìn)行研磨、清理；檢查纏繞墊安裝位置，用砂紙打磨去除銹蝕，并確保無(wú)其他缺陷。保證材料硬度≥40 HRC,表面粗糙度Ra（5～10）μm。

4.2 選用優(yōu)質(zhì)不銹鋼纏繞墊

領(lǐng)用時(shí)檢查纏繞墊包裝完好標(biāo)識(shí)齊全，固定在厚平紙板上，拆開(kāi)包裝后，測(cè)量其尺寸應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)（表2）。纏繞墊為不銹鋼加石墨，表面平整光滑，無(wú)跳線、斷線、毛刺、壓痕等缺陷。

表2 金屬纏繞墊標(biāo)準(zhǔn)（ASME B16.20）

4.3 檢查主螺栓、主螺母和加熱棒

清理主螺栓和主螺母，使其無(wú)毛刺，手旋輕松，拆卸、安裝時(shí)注意保護(hù)螺牙，加熱棒功率≤2.5 kW。

4.4 控制安裝工藝

（1）在隔熱泵與泵體之間涂抹汽缸密封脂，可起到輔助密封的作用，且具有耐高溫、高壓、密封效果好、膜層致密堅(jiān)韌耐久，易于清除等特點(diǎn)。在壓力≤26 MPa，溫度≤600 ℃使用，可以彌補(bǔ)由其他原因造成的輕微泄漏。

（2）隔熱屏面涂抹汽缸密封膠，放上主墊圈后，用手輕輕晃動(dòng)確認(rèn)放平。

（3）螺栓的冷緊和熱緊。螺栓的緊固應(yīng)按制造廠技術(shù)文件提供的緊固順序和方法及扭緊力矩進(jìn)行，結(jié)合面16 顆螺栓對(duì)稱(chēng)地進(jìn)行冷、熱緊固，使其有足夠的接觸壓力，以防止高溫高壓飽和水從結(jié)合面漏出。

冷擰緊時(shí)每隔90°加厚度1.4 mm 塞尺，用65 mm 加力扳手均勻擰緊主螺母，使主螺栓與泵體牢固聯(lián)結(jié)，到位后將螺母與泵體做好標(biāo)記。標(biāo)記應(yīng)清晰、準(zhǔn)確。旋緊與放松時(shí)要時(shí)刻注意讀數(shù)，為熱緊創(chuàng)造一個(gè)準(zhǔn)確的起點(diǎn)。

熱擰緊是在中空的螺栓中插入電加熱棒，加熱到300 ℃后再旋動(dòng)螺母。控制加熱時(shí)間≤1 h，冷卻時(shí)一定要等螺栓冷卻到室溫才可進(jìn)行下一步工作，不能隨意減少冷卻時(shí)間。按照第一次加熱全部16顆，旋緊螺母，待完全冷卻后第二、三次分別加熱奇數(shù)、偶數(shù)的8 顆螺栓，分別旋緊螺母。共分3 次加熱程序，直到主螺母旋緊到規(guī)定數(shù)值。媽灣電廠一直參照使用說(shuō)明書(shū)加熱螺栓后按36 格（螺母旋轉(zhuǎn)1 圈為24 格）旋緊,后參照其他電廠經(jīng)驗(yàn)，提高到44 格后效果比較理想。

5 結(jié)語(yǔ)

分析爐水泵電機(jī)裝置的隔熱屏與泵殼體的結(jié)合面泄漏原因，并通過(guò)選材、工藝控制、嚴(yán)格檢驗(yàn)等措施的實(shí)施，近幾年平均每年只有1 臺(tái)泵發(fā)生泄漏，爐水泵泄漏情況得到極大改善。