鍋爐給水泵電流過載的原因分析及處理措施

郭建軍

（河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司，河南平頂山 467000）

0 引言

鍋爐給水泵是西安泵閥總廠有限公司生產(chǎn)的DMT 系列的多級分段式臥式離心泵，是河南神馬尼龍化工公司5 萬噸神馬己二酸擴(kuò)產(chǎn)項目硝酸工序（1#硝酸裝置）的重要動設(shè)備，是為氣液分離器建立液位，確保裝置連續(xù)生產(chǎn)并穩(wěn)定運(yùn)行的重要生產(chǎn)設(shè)備。

1 情況概述

鍋爐給水泵是為氣液分離器建立液位并間接為廢熱鍋爐輸送介質(zhì)的重要動設(shè)備，是西安泵閥總廠有限公司生產(chǎn)的。兩臺泵一開一備，由于生產(chǎn)原因，P101A 泵所在裝置于2020 年6月28 日計劃停車。根據(jù)A 泵在裝置運(yùn)行階段的高振動及機(jī)封頻繁泄漏等綜合情況，該泵于2020 年7 月20 日發(fā)回原廠大修，8 月初大修完畢后發(fā)回，分廠組織檢修人員進(jìn)行整泵安裝就位、電機(jī)對中找正。由于裝置在停車期間“四合一機(jī)組”進(jìn)行過局部檢修，為檢驗(yàn)機(jī)組檢修的效果及確保裝置正常開車后能夠穩(wěn)定運(yùn)行，9 月初擬對該機(jī)組加負(fù)荷試運(yùn)行。“四合一機(jī)組”是由軸流壓縮機(jī)、氧化氮壓縮機(jī)、尾氣透平機(jī)、蒸汽透平機(jī)組成并通過變速箱串聯(lián)而成，整個機(jī)組是由蒸汽透平機(jī)作為原動機(jī)驅(qū)動，蒸汽透平機(jī)所需的新鮮蒸汽由冷卻高溫工藝氣體的廢熱鍋爐供給。

DMT 系列的多級臥式離心泵定子部分主要由軸承箱體甲、吸入段、中段、前導(dǎo)葉、前末級導(dǎo)葉、吐出段、后導(dǎo)葉、后末級導(dǎo)葉、二級吸入段、軸承箱體乙和拉緊螺栓等組成；轉(zhuǎn)子部分主要由軸、中間套及對稱分布在軸上的葉輪和軸套等組成；轉(zhuǎn)子兩端由滾動軸承支撐，且非驅(qū)動端的軸承箱體甲內(nèi)安裝兩套角接觸軸承（主要平衡殘余軸向力，避免泵在啟動、停車或工況變化時的轉(zhuǎn)子軸向竄動與定子接觸、咬磨），軸承箱體乙內(nèi)安裝滾柱軸承；有自入口端引向二級吸入段消除軸向力的平衡管，泵軸端密封采用機(jī)械密封。

2 “四合一機(jī)組”試運(yùn)行前啟泵操作出現(xiàn)的問題

1#稀硝酸裝置計劃停車期間，電氣廠根據(jù)檢修計劃對P101A泵電機(jī)進(jìn)行了檢修，分廠結(jié)合“四合一機(jī)組”檢修工作結(jié)束后安排統(tǒng)一試車。在試車過程中發(fā)現(xiàn)，P101A 泵的電流較高且泵出口壓力低，經(jīng)過電氣人員多次調(diào)試，泵的出口壓力正常，主要出口調(diào)節(jié)閥開度增大后，電流明顯增大。9 月11 日在試泵過程中，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度增大時，電流偏大現(xiàn)象（額定電流161.7 A）（表1）。

表1 第一次試車過程中P101A 泵的運(yùn)行數(shù)據(jù)

9 月17 日，分廠再次與電氣溝通，為盡可能達(dá)到生產(chǎn)工況的條件，消除介質(zhì)密度對電流的影響，對鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱，使汽包壓力達(dá)到3.0 MPa 左右，19 日再次對P101A 泵進(jìn)行試車。

表2 第二次試車過程中P101A 泵的運(yùn)行數(shù)據(jù)

從試車結(jié)果來看，仍然存在調(diào)節(jié)閥開度增大，電流超高現(xiàn)象（調(diào)節(jié)閥60%、電流187 A）。

3 鍋爐給水泵電流過載的原因分析與排查

針對該泵在裝置停車前運(yùn)行正常，在大修后機(jī)組準(zhǔn)備試運(yùn)行時，該泵在啟泵正常操作時，卻出現(xiàn)配套電動機(jī)電流超過額定電流這一異常狀況，經(jīng)過分析認(rèn)為是由以下9 個原因造成的。

3.1 聯(lián)軸器間隙過小

當(dāng)轉(zhuǎn)子葉輪平衡鼓磨損嚴(yán)重時，水泵軸向吸水側(cè)移動，結(jié)果使水泵聯(lián)軸器與電機(jī)聯(lián)軸器發(fā)生頂撞，嚴(yán)重時把軸向力傳給電機(jī)，增加電機(jī)負(fù)荷，電流增大。該泵于7 月份已返廠解體大修，葉輪平衡鼓已全面測量檢查、處理，故不存在軸向力破壞，同時檢查聯(lián)軸器之間的間隙，間隙值大于泵軸的串量，排除聯(lián)軸器間隙過小引起的電流過載。

3.2 填料壓蓋壓得太緊

在填裝填料時，填料壓蓋壓得過緊會使填料與泵軸套磨擦力加大，增加電機(jī)負(fù)荷，電流增大。所以在填裝填料時，要適當(dāng)調(diào)整好填料壓蓋的壓緊力，以減輕填料的壓緊程度，而該泵的泵軸密封采用的機(jī)械密封。

3.3 離心泵的選型問題

離心泵的揚(yáng)程富余太多，在設(shè)計流量、揚(yáng)程以外狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)如果在選型時參數(shù)不正確，使水泵的揚(yáng)程富余太多，致使水泵的工況點(diǎn)右移，流量增大，使電機(jī)負(fù)荷過大，超過電機(jī)的額定電流。解決的辦法應(yīng)調(diào)節(jié)水泵的揚(yáng)程，減少水泵的富余揚(yáng)程。這就要通過詳細(xì)的計算，在合理留有余量后去掉多余揚(yáng)程，其方法是切割葉輪外徑。但離心泵自2012 年項目投產(chǎn)使用以來，一直未出現(xiàn)過此種情況，該問題給予排除。

3.4 電機(jī)的配置選型問題

出于經(jīng)濟(jì)成本考慮，該泵配置電動機(jī)原始選型功率富余量不多，不能滿足該泵運(yùn)行需求。但該泵自2012 年項目投產(chǎn)使用以來，原配置電機(jī)一直未出現(xiàn)過此種情況，同時該泵及電機(jī)一并返廠做性能測試，均未出現(xiàn)電流過載現(xiàn)象。

3.5 進(jìn)口管道有異物進(jìn)入葉輪流道

上游管線設(shè)備的脫落的螺栓等異物通過進(jìn)口管道進(jìn)入泵體內(nèi)或葉輪，出現(xiàn)轉(zhuǎn)子部件與定子部件的接觸卡滯，使泵的運(yùn)行載荷增大，電機(jī)負(fù)荷過大，超過電機(jī)的額定電流。通過拆卸上游的入口管道及過濾網(wǎng)的拆卸檢查，過濾網(wǎng)完好、入口管道未見任何異物，排除了進(jìn)口管道異物對電機(jī)電流超額定電流的影響。

3.6 泵軸彎曲或轉(zhuǎn)子各部徑向跳動過大

泵軸彎曲或轉(zhuǎn)子各部徑向跳動過大，致使回轉(zhuǎn)體與殼體接觸，泵軸旋轉(zhuǎn)過程中，泵軸或其軸套與導(dǎo)葉套磨擦，葉輪與密封環(huán)磨擦，造成運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷過大，電機(jī)電流增加。該泵于7 月份已經(jīng)返廠解體大修，更換泵軸后并與葉輪組裝，進(jìn)行動平衡試驗(yàn)，同時附送的有泵軸轉(zhuǎn)子的徑向跳動檢測報告和動平衡試驗(yàn)報告，排除了泵軸彎曲或轉(zhuǎn)子各部徑向跳動過大對電機(jī)電流超額定電流的影響。

3.7 葉輪間距不均水泵裝配質(zhì)量不好

多級離心泵各級葉輪間距不均，結(jié)果使個別葉輪與中段或密封環(huán)磨擦，使電機(jī)負(fù)荷增大，超過電機(jī)的額定電流。在水泵返廠檢修時和正式組裝前，廠家已把葉輪和軸進(jìn)行一次預(yù)裝配，檢查和調(diào)整過其間距，且間距值在設(shè)計要求范圍內(nèi)，確保裝配質(zhì)量無問題，且隨機(jī)附有出廠檢修報告和質(zhì)量證明文件。

3.8 振動過大造成轉(zhuǎn)子與定子接觸磨損阻力太大

多級離心泵對中不好、地腳螺栓松動、基礎(chǔ)開裂變形或下陷等都會引起振動，使轉(zhuǎn)子與定子接觸磨損阻力太大而引起電動機(jī)負(fù)荷增大，超過電機(jī)的額定電流。通過對中找正復(fù)查、地腳螺栓情況檢查和泵及電機(jī)基礎(chǔ)排查等，均在正常范圍內(nèi)，同時在泵運(yùn)行時運(yùn)用測振儀通過測量各個點(diǎn)的振動情況，也在標(biāo)準(zhǔn)界定的范圍內(nèi)，排除了振動過大引起的電機(jī)超電流現(xiàn)象。

3.9 泵轉(zhuǎn)子內(nèi)部密封間隙過小而使阻力增大

泵返廠大修后更換的新密封環(huán)，與葉輪口環(huán)間隙過小，而使阻力增大，電流增加。通過手動盤車檢查，泵轉(zhuǎn)動正常。泵解體后測量各口環(huán)間隙，在不同角度分別測量體口環(huán)（中段、吸入段和導(dǎo)葉）及葉輪口環(huán)的直徑，然后計算口環(huán)間隙（表3）。

表3 兩組口環(huán)測量的數(shù)據(jù)mm

口環(huán)間隙=體口環(huán)最大內(nèi)徑-葉輪口環(huán)最小外徑，所以第二級口環(huán)間隙和第五級口環(huán)間隙均為99.96-99.16=0.80 mm。

由表4 可知，口環(huán)最小間隙完全符合，排除泵轉(zhuǎn)子內(nèi)部密封間隙過小而使電流增大。

表4 口環(huán)間隙的具體尺寸mm

4 解決措施

通過采取上述措施排查而問題仍得不到解決，與西安泵閥總廠有限公司相關(guān)人員溝通后，該泵二次發(fā)回廠家進(jìn)行性能試驗(yàn)檢測。用戶自帶電機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示泵額定點(diǎn)運(yùn)行時功率均滿負(fù)荷運(yùn)行，容易使電機(jī)超電流。通過對平衡管安裝節(jié)流孔板（孔板內(nèi)徑4 mm）、減小回流，提高揚(yáng)程和效率，進(jìn)而降低功率和電流（平衡管結(jié)構(gòu)的改變不會影響或破壞該泵的運(yùn)行狀態(tài)）。加裝節(jié)流孔板后試驗(yàn)（該泵額定流量27 m3/h、電機(jī)功率90 kW）數(shù)據(jù)見表5。

表5 加裝節(jié)流孔板后P101A 泵的運(yùn)行數(shù)據(jù)

5 解決效果

2020 年12 月14 日，該裝置進(jìn)行開車，崗位人員按照操作規(guī)程及該泵的啟運(yùn)步驟進(jìn)行操作，同時崗位和主控加強(qiáng)聯(lián)系，密切關(guān)注電流變化，電流均在額定電流以下。目前裝置滿負(fù)荷運(yùn)行，該泵運(yùn)行平穩(wěn)，電流在136 A 左右。