鋼鐵廠加熱爐汽化系統給水泵調試案例分析

馬 眾，盧 輝，史黎明

（1.中天鋼鐵集團有限公司，江蘇 常州213011；2.中冶南方（武漢）熱工有限公司，湖北 武漢430205）

某鋼鐵廠加熱爐汽化系統兩臺電動給水泵投入運行約兩周后相繼出現故障，水泵機組啟動后自動跳閘。 一臺柴油機給水泵機組雖能運行，但通過現場觀察發現柴油機振動過大，有一定超負荷現象。 本汽化系統共配有三臺給水泵機組， 兩臺電動給水泵（1#、2#電動給水泵）及一臺柴油機給水泵，其參數見表1。

表1 汽化系統給水泵機組參數

1 故障原因查找及分析

根據經驗， 給水泵出現故障原因可能有汽化系統管路設計錯誤、施工安裝錯誤、設備故障。 為排除因施工安裝及操作方面的問題， 我們對現場系統進行了仔細檢查，發現無錯誤。 進一步查找水泵機組出現故障的原因， 于是我們將重點放在了給水泵機組方面。

1.1 1#、2# 電動給水泵機組測試

進行水泵機組0 負荷測試，具體步驟如下：

（1）開啟給水泵進口閘閥，關閉出口閘閥，使泵腔內充滿液體。

（2）啟動給水泵機組，測試電機電流，1#電機啟動電流在140 A 左右，2#電機啟動電流在70～80 A之間， 且兩臺電機啟動電流都無法快速下降，5 s 后熱繼跳閘。 進行了5 次測試，情況一樣。

（3）對電機進行單體試車，將電機與水泵的聯軸器拆除進行脫離，連續運行30 min，1#電機運行電流為14 A，2#電機運行電流為16 A， 兩者都遠小于額定電流，電機運行平穩。

1.2 柴油機給水泵機組測試

進行水泵機組0 負荷測試，具體步驟如下：

（1）開啟給水泵進口閘閥，關閉出口閘閥，使泵腔內充滿液體。

（2）啟動柴油機，水泵運行成功，在運行過程中觀察柴油機振動情況， 發現其振動幅度比帶負荷運行稍小，但振動仍然較大。

通過以上測試分析：兩臺電動給水泵機組的故障點為水泵本體，與配套電機無關。

1.3 DG 型給水泵結構特點及故障分析

DG 型泵為臥式單吸多級分段式給水泵，供輸送不含固體顆粒（磨料）的清水或物理化學性質類似于清水的其它液體。 適用于中、低壓鍋爐給水用，也可作一般臥式多級離心清水泵用， 被輸送的液體溫度低于180 ℃。 DG 泵結構如圖1 所示。

圖1 DG 泵結構示意圖

泵軸封選用填料密封時， 轉子的軸向推力采用平衡盤平衡。 本臥式多級離心泵為兩端支承，通過拉緊螺栓將泵的進水段、中段、出水段、軸承體等泵殼體部分聯結成一體。 其轉子部分主要由軸及安裝在軸上的葉輪、軸套、平衡盤等零部件組成，其中葉輪的數量根據泵的級數而定。 軸上零件用平鍵、軸和螺母緊固使之與軸聯為一體。

DG 泵的整個轉子由兩端滾動軸承支撐，在運行中允許轉子在規定范圍內在泵殼中軸向游動。 由葉輪卡環和平衡盤鎖緊螺母、 間隔環將葉輪和平衡鼓軸向定位。 找泵的非驅動端（尾部），設有一對背靠背安裝的推力球軸承來承受少部分的殘余軸向力。 采用雙平衡鼓機構來平衡大部分的軸向力， 一對推力球軸承可以承受少部分殘余軸向力。

軸的密封形式有機械密封和填料密封兩種。 泵采用填料密封時，填料環的安裝位置要正確，填料的松緊程度必須適當，以液體能一滴一滴滲出為宜。 泵各種密封元件裝在密封腔內， 腔內要通入一定壓力的水，起水封、水冷卻或水潤滑作用。 在軸封處裝有可更換的軸套，以保護泵軸。

泵采用機械密封時， 泵的軸向推力平衡機構采用雙平衡鼓及推力軸承結構，保證機械密封壽命，使泵具有較高的可靠性。

拆除電機后對兩臺泵進行重點檢查， 發現軸的軸向位移較大，手動盤轉發現無明顯卡阻及異響，初步判斷為平衡盤磨損。

2 故障處理

臥式多級離心泵的平衡盤主要作用為平衡水泵內部的軸向推力，其為非標件，鑒于加工周期過長，我們決定將軸向推力分割為兩部分， 一部分繼續由平衡盤承擔，另一部分由尾部軸承承擔。 于是對尾部軸承進行更換，調整軸的位置，并將尾部螺母鎖緊以固定軸的相對位置。

將電機恢復歸位， 并調整電機軸與水泵軸的同心度，在聯軸器外圓上的偏差允許0.1 mm，兩聯軸器間的間隙為5 mm，上下左右四點間的間隙值允許偏差為0.3 mm。

3 故障修復驗證

表2 不同工況點給水系統參數

開啟給水泵進口閘閥， 關閉出口閘閥， 啟動電機， 水泵運行正常，1#、2#電機運行電流分別為30 A和29 A，均小于額定電流41 A。 啟動柴油機給水泵，發現非正常振動已消除。 通過以上操作驗證了系統故障點查找正確。

4 工況調試

加熱爐汽化系統給水是一個變工況狀態， 它隨著汽包水位的變化而變化， 為保證任何點給水泵都不超負荷運行，我們需要調整給水系統的閥門。 其具體調試方法如下。

全開啟給水泵進口閘閥，微啟回流閥門，給水管路上電動調節閥和手動閘閥全開，啟動1#給水泵，通過測試電機電流和流量，以確定給水泵出口閘閥的工作開啟位置。通過多次測試將給水泵出口閘閥的工作開啟位置定位在如下參數下：給水流量13.15 m3/h，電流39 A。 同上2#給水泵出口閘閥的工作開啟位置定位在如下參數下：給水流量13.4 m3/h，電流38.5 A。柴油機給水泵出口閘閥的工作開啟位置定位參考兩臺電動給水泵閥門位置設定， 并確保柴油機轉速不超過額定轉速。 不同工況點參數見表2。

通過以上調整后，系統投入運行良好，表明給水泵設備設計符合系統變工況的使用要求。

5 總結

通過結合實際， 我們對工程現場汽化系統水泵調試過程中出現的一項超負荷故障進行了系統分析，查找到故障原因并給出了具體的故障消除方法，對以后項目同類問題解決具有參考和借鑒意義，縮短工程項目調試與設備維修的技術響應時間， 為企業生產獲取更大經濟效益。