爐水循環泵電機腔室溫度高原因分析與處理

曹建

摘 要：爐水循環泵中電機腔室的溫度升高是當前鍋爐工作中面臨的主要問題之一。在國家新能源集團國神府谷電廠中所使用的發電機組鍋爐配置有三臺德國KSB（凱士比）爐水循環泵，當裝置工作時，電機腔室內部溫度發生異常變化，呈現出持續升高的趨勢，最高曾達到55 ℃。在以爐水循環泵實際運行參數和電機解體之后的情況為基礎做綜合化分析后發現，電機底部的濾網處存在大量黑色狀的黏稠物，經過有關人員檢測后證實該物質為三氧化二鐵以及四氧化三鐵的混合物，腔室溫度在清除雜質后得以恢復，但后續仍會出現溫度升高問題，并且雜質再次出現。為此，本文對該情況進行分析，希望借此可以給相關單位提供一定借鑒。

關鍵詞：電機腔室;KSB爐水循環泵;溫度升高

中圖分類號：TM621.2文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）07-0035-04

Cause Analysis and Treatment of High Temperature in Motor Chamber of Furnace Water Circulating Pump

CAO Jian

（Shaanxi Deyuan Fugu Energy Co.， Ltd.，Yulin Shaanxi 719400）

Abstract： The temperature increase of the motor chamber in the boiler water circulating pump is one of the major problem in the boiler work. There are three sets of Germany KSB pumps of boiler water circulating in Guoshen Fugu Power Plant of National New Energy Group. When the device is working， the temperature inside the motor chamber changes abnormally， showing a trend of continuous increase， with the highest temperature reaching 55 ℃. Based on the actual operation parameters of the boiler water circulating pump and the situation after the disassembly of the motor， it is found that there are a lot of black viscous substances at the bottom of the filter screen of the motor. After the detection by relevant personnel， it is confirmed that the substance is a mixture of ferric oxide and ferric oxide. The chamber temperature can recover after removing the impurities， but the temperature will still rise later and impurities appear again. Therefore， this paper analyzed the situation， hoping to provide some reference for the relevant units.

Keywords： motor chamber;KSB furnace water circulating pump;temperature rise

1 電機腔室溫度異常情況簡述

國家新能源集團國神府谷電廠（以下簡稱“國神府谷電廠”）一期兩臺機組所用設備是亞臨界汽包爐，每一臺機組均配置三臺德國KSB爐水循環泵。該廠最早在2008年開始投入使用，在使用過程中，按照設備的投用時間對機組進行大修時，也對爐水循環泵電機進行了拆除和保養。在未將爐水循環泵電機進行拆除保養之前，其腔室內部溫度長期處于30 ℃及以下，但是，在經過外出保養以及回裝等過程之后，所有爐水循環泵都出現了不同程度的腔室內部溫度異常升高的情況。通過觀察可知，最高溫度曾達到55 ℃（對于此型號設備，當溫度達到65 ℃之后便會自動跳閘）。對電機底部的冷水管道進行敲打處理之后，內部溫度可以降到50 ℃之內，但是該情況只能維持幾天時間，之后溫度仍舊會異常升高[1]。

當上述問題出現之后，國神府谷電廠立即尋求專業人員進行檢查測驗。維修人員將電機底部的濾網拆除后發現，濾網中存在大量黑色的黏稠狀物質，經過檢測，發現黑色黏稠物是三氧化二鐵以及四氧化三鐵的混合物。當濾網中存在的雜質被完全清除之后，爐水循環泵的電機腔室內部溫度得以恢復，但在運行一段時間后，仍舊會出現類似問題，并且濾網中依舊會有黑色黏稠物出現。當前，該問題長時間得不到有效解決，對電廠各項工作的展開造成了嚴重影響。該廠爐水循環泵電機腔室溫度高畫面如圖1所示。

2 問題分析

2.1 爐水循環泵電機熱耗

在實際工作過程中，所使用的三臺爐水循環泵的電流相同。由此可以斷定，爐水循環泵的電機熱耗升高。倘若爐水循環泵自身的冷卻條件不發生改變，則其電機腔室內溫度升高并不是因電機熱耗而引起的。

2.2 軸承間摩擦產生熱量

在機組所使用的爐水循環泵中，軸承總數為3個，其中，專門用于由徑向位置固定轉子的滑動軸承有兩個，一個處在電機的正上方位置，另一個處在電機的正下方，通過這兩個滑動軸承達到軸向推力穩定平衡。此外，另外一個止推軸承處在電機軸下方，和上述兩個軸承作用幾乎一致，也是固定轉子，以保證轉子能夠和止推軸承實現有效聯結。通常情況下，滑動軸承與軸二者間配合間隙處于0.4～0.5 mm，而止推軸承以及上瓦塊間配合間隙則為1～3.5 mm，上述軸承均為水潤滑[2]。相較于其他設備，爐水循環泵在安裝過程中有著極為嚴格的要求，倘若安裝過程中配合間隙出現問題、軸承產生磨損以及軸段發生碰撞，都可能會使軸承最終潤滑達不到預期效果，從而造成軸承摩擦熱量顯著增加。一旦出現上述問題，流經爐水循環泵的電流便會發生一定的變化，與正常工作狀態產生一定差異。但是，當對其電流進行專業檢測時，發現二者之間并不存在顯著差異，差值處于合理范圍內。與此同時，檢測人員還多次傾聽裝置在工作時是否存在異響問題，但最終均未發現可疑之處。由此可斷定，軸承之間產生的摩擦并不是引起腔室內部溫度升高的原因。

2.3 止推軸承反裝

在止推軸承之中開有一些徑向孔，此類孔可以為葉輪正常工作提供一定幫助，推動冷卻裝置和電機二者間高壓冷卻水的循環流動。如果止推軸承出現反裝問題，便會使高壓冷卻水流動的方向和原設計相反，此時電機冷卻的實際效果便會明顯降低，而腔室中的溫度則會顯著增長。根據產品安裝示意圖對止推板的結構進行判斷，一旦裝反止推板，電機必然無法正常組裝，因此可以直接排除因裝反止推板而造成電機腔室中溫度異常升高這一因素。

2.4 少量高溫爐水泄漏至電機腔室

在爐水循環泵和驅動電機之間設置有對應的隔熱體裝置，隔開熱泵和冷電機這兩部分是此裝置的主要任務。如果所使用的隔熱體隔熱效果不理想，那么便會導致高溫爐水與高壓冷卻水二者間熱量傳導效率明顯增加。一般來說，在電機腔室內進行充注處理的高壓冷卻水并不會和高溫爐水發生顯著的熱量交換，然而，隨著軸向動靜間隙不斷增加，其內部也會有少量高溫爐水深入，并造成腔室溫度異常升高。通過現場對爐水循環泵中冷卻水的進回水溫度和隔熱體的外側溫度進行測溫處理可以發現，二者數值差異處于合理范圍內，因此可以將此因素進行排除。測溫數據如表1所示。

2.5 高壓冷卻水裝置

2.5.1 內部過濾裝置堵塞。所有爐水循環泵中都安裝了外置的高壓冷卻裝置，借此來抵消在運行時出現的不必要的熱量，最終通過這種方式有效降低電機腔室內部的溫度，最大程度上避免電機因此發生燒損。對于爐水循環泵內注入的高壓冷卻水，通常會使用一些輔助手段（例如，推力軸承等）將其輸送至對應的電機組件內，當冷卻水經過相關軸承與電機的線圈以后，會從隔熱體的出口送入對應的高壓冷卻設備中開始循環作業。在長時間使用過程中，難免會有一些污物沉積在電機和冷卻設備回路之間，從而對止推軸承箱內的過濾器造成堵塞，進而導致高壓冷卻水總流通量明顯降低，需要進行傳遞處理的熱量得不到及時傳輸，最終造成電機腔室中溫度異常升高[3]。

因為鍋爐在實際運行時受熱面會生成一些化學物質，此類化學物質在經過汽包汽水分離裝置分離處理后會沉積于爐水內，如果鍋爐定期排污的效果不理想，經過一段時間沉積之后，便使得爐水中出現較多污物。與此同時，在運輸安裝和檢修爐水循環泵時可能存在不規范的操作，從而造成電機腔室中有污物（例如，灰塵、毛刺及焊珠等）存在。另外，爐水循環泵的電機腔室自身同樣也會形成污物，例如，在維修過程中出現的三氧化二鐵和四氧化三鐵的黑色黏稠狀混合物等。因此，爐水循環泵中高壓冷卻水在循環時，冷卻裝置或電機腔室中極有可能會存在污物，然而，大多數污物在經過一段時間后都會沉積于整體性過濾裝置上。當停用爐水循環泵之后，爐水循環泵中的輔助葉輪停止轉動，單純借助熱虹吸效應很難提供充足的循環動力，從而進一步加劇了濾網中污物的沉積速度，使濾網流通截面進一步變小，電機腔室內的溫度在下一次啟動時將會變得更高[4]。

2.5.2 電機腔室產生注水不當的問題。為了保證水循環泵實現安全穩定運行，工作人員必須嚴格依據規定要求來對爐水循環泵的電機腔室做注水處理。在注水過程中，一定要確保水質（顆粒度、氯化物和pH值等）滿足相關標準，否則極有可能會導致濾網發生堵塞，從而使電機腔室有異物進入。在設備試運之前，或者在進行解體檢修處理之后，需要對爐水循環泵首次注水給予高度關注。倘若在注水過程中出現不當操作，就會造成冷卻回路以及軸承間隙等位置出現氣泡，從而對換熱效果產生一定影響。通常情況下，將從機組凝結水當作爐水循環泵中注水管道沖洗水，當證實了沖洗水的水質達標以后，要對電機腔室中用于注水的管道進行及時沖洗，滿足有關要求之后沖洗內部電機。

通常情況下，需要通過以下兩種沖洗形式對爐水循環泵內電機腔室進行沖洗，即靜態沖洗以及動態沖洗。所謂靜態沖洗，實際上就是將注水門作為起始位置進行沖洗，然后對電機底部以及電機腔室等位置進行逐級清理。當泵內高壓冷卻設備放空氣門和放水門水流趨于穩定之后，便可關閉放水門。在上述情況下，一般需要對電機腔室注水的速度進行適當控制，2～5 L/min為宜。高壓冷卻設備中的放空氣門需要在確保電機注滿水后做關閉處理。當高壓冷卻水注滿爐水循環泵之后，沖洗水會直接沿泵軸徑間隙進入泵體內部和下降管中。動態沖洗實際上是靜態沖洗的延伸和后續，在前者合格后，按照順序來對系統做三次點動處理。由于注水這一操作具有重復性的特點，因此，可以通過多次向腔室中注水的方式來排清其中的空氣，最終經過上述操作發現腔室中溫度仍未出現明顯降低，由此可以判斷，注水并非造成腔室溫度異常升高的原因[5]。

3 問題處理

3.1 改造外置濾網

原本所使用的為內置過濾裝置，現將其改造成外置磁性過濾裝置，同時，將泵中驅動電機對應的高壓冷卻管道作為其安裝位置。由于需要將該裝置安裝在電機外部，并且過濾總面積相對較大，因此，需要通過內外兩套專業過濾網進行輔助，選擇粗網作為外過濾網，以過濾掉顆粒相對較大的雜質;選擇細網作為內過濾網，從而保證電機內部不會受到細小顆粒的影響，最終防止電機循環水管產生堵塞等問題，并預防因為電機腔室內部溫度升高引起意外故障。除此之外，還需要添加適當的磁棒，以有效吸附水中存在的一些鐵質顆粒，減少鐵質顆粒對推力軸承和導軸承等零部件的影響，有效延長電機工作壽命。相較于內置過濾裝置，經改造后的外置磁性過濾裝置中過濾網極易清洗，并不會對爐水泵正常連續運行產生影響，同時還有效減輕了工作人員清洗的壓力。

在上述改造完成以后，電機腔室的溫度能夠在一段時間內保持正常（一般不會超過35 ℃），并且對濾網進行清洗處理時也不需要做停機等處理，有效增強了設備運行的穩定性、可靠性，提高了工作效率。

3.2 定期保養檢修

對于爐水循環泵而言，在實際工作過程中往往需要進行多次啟停操作，并且相較于其他裝置，其大修周期極長，也極易產生電機腔室內溫度異常增高等情況。為此，相關人員一定按照機組臨修情況，以三年為限對其進行全面保養，以六年為限對其進行大修處理，以保證爐水循環泵可以長時間安全和穩定運行。

3.3 優化電機空間

在爐水循環泵中，電機內部的空間極為有限，其中，內置過濾網可容納污物較少且極易出現堵塞問題，因此，工作人員應考慮增添一個外置過濾裝置，并安裝于爐水循環泵的循環冷卻管路位置，從而提高容污量，并為后續拆卸以及清理等工作提供便利。

3.4 改變運行操作方式

當工作人員清理廠內爐水泵電機的濾網時發現，其中出現的黑色雜質實際上是因爐水循環泵電機中有爐水滲入所致。針對此問題，運行專業人員從運行操作方式上進行了深入分析。根據規程規定，機組啟動時，要投入爐水循環泵連續注水，汽包壓力為0.5 MPa時，停止爐水循環泵連續注水;機組停運時，當汽包壓力為0.5 MPa時，投入連續注水;機組檢修時，鍋爐放水完畢后，對爐水循環泵電機腔室放水。根據實際經驗，當爐水循環泵電機腔室放水后，機組啟動時需要對爐水循環泵電機腔室重新注水排空氣，但是，爐水循環泵啟動后電機腔室溫度都出現了升高的現象。通過咨詢設備廠家，正常使用情況下，爐水很難甚至完全不會進入爐水循環泵電機腔室之中;機組停運或檢修時，在爐水循環泵無檢修任務的情況下，無須對爐水循環泵電機腔室注水和放水，爐水循環泵放水后，爐水就有可能進入爐水循環泵電機腔室，這就是爐水循環泵啟動后電機腔室溫度升高的原因。爐水循環泵檢修時，建議對整個爐水循環泵進行全面清理保養，徹底清理干凈爐水循環泵結構內的雜質。通過聽取廠家的建議，后續機組運行過程中，國神府谷電廠爐水循環泵電機腔室未再出現電機腔室溫度升高的問題。

4 結語

爐水循環泵中電機腔室的溫度異常升高不利于爐水循環泵正常進行。在實際檢修過程中，對導致問題出現的原因進行了深入分析，盡管在后續使用過程中腔室溫度得到了有效控制，但是經過一段時間之后，仍有升高的趨勢。為此，相關人員可以通過縮短檢修保養時間、優化電機空間、增加外置過濾裝置以及優化爐水循環泵運行操作等方式，對腔室溫度升高問題進行處理，以有效提升設備利用效率，確保機組得以安全、長久運行。

參考文獻：

[1]徐春，趙學峰.德國KSB爐水循環泵電機腔室溫度高分析與治理[J].熱能動力工程，2018（6）：137-140，129.

[2]李忠石.爐水循環泵電機腔室溫度升高的原因分析[J].神華科技，2017（11）：55-57.

[3]李兵.發電廠鍋爐爐水循環泵腔體溫度高分析及對策[J].中國科技縱橫，2016（10）：175.

[4]席慧.爐水循環泵電機的故障分析及處理[J].山西電力，2016（1）：69-72.

[5]趙立，劉吉廣，楊學強，等.爐水泵電機腔溫度升高的治理[J].中國電業（技術版），2012（6）：31-34.