基于電廠給水泵平衡室的檢修與維護研究

王建

摘要：現代燃氣-蒸汽聯合循環機組余熱鍋爐高壓給水系統多采用多級離心泵為供水設備，某電廠余熱鍋爐高壓給水泵在運行中平衡裝置卡死及平衡室壓力過高導致設備跳閘影響發電機組安全穩定運行，本文針對這一現象以該廠采用的蘇爾壽MD100-300C/14型多級離心泵平衡裝置原理為基礎，對平衡裝置卡死及平衡室壓力大問題展開研究，并提出了相關解決方法。

關鍵詞：余熱鍋爐;多級離心泵;平衡室

一、引言

在當前現代化的燃氣蒸汽聯合循環電廠生產過程之中，余熱鍋爐給水系統是最重要的組成部分之一，而高壓給水泵又是在鍋爐給水系統中占有最重要的地位。因此，加強對于高壓給水泵設備的檢修維護，不僅能夠將電廠鍋爐給水供應的經濟性加以提升，還能夠保證電廠生產工作的穩定性與安全性，將電廠的生產效率得到有效提升，進而為社會經濟的蓬勃發展提供動力。

二、背景介紹

某電廠4號燃機余熱鍋爐A高壓給水泵在2017年3月份某日起泵過程中，連續跳泵。在正常工況下4號余熱鍋爐配備兩臺高壓給水泵，一臺運行，一臺備用，當其中一臺在機組運行期間轉為檢修狀態時，這樣的狀況會給機組的安全穩定運行帶來了極大的威脅，于是我們便頂著巨大的壓力在極短的時間內對A高壓給水泵進行解體檢查，并發現了給泵的平衡鼓與平衡襯套之間卡死已經沒有出廠規定0.28mm- 0.4mm的通流間隙，當時便立即更換了平衡鼓以及平衡襯套備品，然而好景不長，過了半年時間泵又開始一啟動就跳泵，解體后發現仍然是平衡鼓與襯套卡死的問題。在沒有備品工期又極短的情況下，對平衡鼓外圓表面進行加工，最終加工使平衡鼓與平衡襯套的間隙維持在0.5mm左右，局部區域間隙甚至加工至0.7mm，裝復后平穩運行了兩月時間，之后便出現了平衡室壓力過大的現象，平衡室壓力正常范圍是0.80Mpa-1.00Mpa，結果經過加工后給水泵的平衡室壓力大至3.00Mpa，嚴重威脅了高壓給水泵的設備安全，也對機組的安全穩定運行帶來了極大的挑戰。

三、平衡鼓原理

該廠高壓給水泵所采用的平衡鼓是在多級分段式泵的末級葉輪背后，一圓柱形活塞。平衡鼓的后面為平衡室，通過平衡管將平衡室與泵入口吸入室連通。因此，平衡室中的壓力P1等于吸入室中液體壓力與平衡管中阻力損失之和。

平衡鼓前面末級葉輪泵腔處，也就是該泵的最高壓力P，平衡襯套與泵殼密封環之間有極小的間隙，所以平衡鼓兩側有很大壓力差（P- P1），就是利用這個壓力差來平衡指向入口方向的軸向推力的[1]。為了減少流體從平衡鼓前的高壓區漏向平衡室，平衡鼓與襯套套之間隙應盡量小，本文研究設備的平衡鼓與平衡襯套之間的間隙為0.28mm-0.40mm，并且二者之間采用迷宮形式的密封。

平衡襯套與平衡鼓徑向的凹凸槽構成徑向間隙即迷宮式密封，可起到更好的減壓作用，高壓流體流經平衡鼓的徑向間隙后進入平衡室，隨后進入與入口相連的平衡管，使平衡室內壓力始終等于或者略高于入口壓力，以達到平衡軸向力的目的。

四、原因分析

4.1 平衡鼓與平衡襯套卡死

在泵的啟動過程中，水泵頻繁的跳泵，我們在排除電機存在問題的之后，將目光轉向了高壓給水泵的泵體本身。燃氣機組頻繁啟停，作為重大輔機的高壓給水泵自然也是如此。

（1）水泵在停運一段時間，導致了原本水泵運行時存在于系統管道中的分散的細小顆粒垃圾積存，在高壓水泵啟動時一起進入泵體導致平衡鼓與平衡襯套之間間隙減小直至卡死。

（2）高壓給水泵的進口濾網因為機組運行的關系沒有及時的得到清理，也是造成平衡鼓與平衡襯套之間卡死的原因之一。

（3）在更換新的平衡鼓與平衡襯套后依舊遇到了卡死的情況，我們提出問題并聯系蘇爾壽廠家得到回復：高壓給水泵的平衡鼓與平衡襯套之間的理論設計間隙對于本廠水泵的運行工況以及水質來說有點偏小。

4.2 平衡室壓力大原因分析

（1）一是因為平衡鼓與平衡襯套之間徑向間隙增大，臨時加工的尺寸間隙已超出間隙允許最大值，導致高壓水進入平衡室，使之壓力增大同時弱化了平衡鼓平衡軸向推力的作用。

（2）二是因為平衡鼓本身磨損見圖一，以及平衡襯套梳齒密封磨損見圖二及其外圍O型圈老化，導致了高壓水漏入平衡室，增大了平衡室的壓力，降低了高壓給水泵運行的穩定性，影響了機組安全穩定運行。

五、處理方法與實施

在考慮平衡鼓與平衡襯套容易咬死并且保證平衡室壓力正常的情況下對平衡鼓與平衡襯套的材料以及二者之間的間隙大小制定了相關的對策。

（1）聯系設備制造廠家購買新的平衡鼓、平衡襯套備品，將平衡鼓與襯套的材料改用為德國進口的RWA350專用耐高壓金屬材料。考慮到平衡鼓及平衡襯套梳齒密封容易磨損問題，對平衡鼓與平衡襯套表面采用滲氮處理：通以流動的氨氣并加熱，保溫較長時間后，氨氣熱分解產生活性氮原子，不斷吸附到工件表面，并擴散滲入工件表層內，從而改變表層的化學成分和組織，獲得優良的表面性能，以此硬化二者表面，預防平衡鼓與平衡襯套磨損與咬死。

（2）測量確認新備品的平衡鼓與襯套之間的間隙為0.31mm，聯系廠家并結合設備本身存在的問題在不影響平衡鼓平衡軸向推力的情況下對平衡鼓外圈進行加工。最終確立平衡鼓與平衡襯套之間的配合間隙為0.40mm。

（3）細化運行規程按照高壓給水泵設備運行規定，保證在10秒內將高壓給水泵的轉速提升至1400r/min，最終投入運行。

（4）強化每日巡檢質量，每天記錄給水泵平衡室壓力數值，測量水泵運行軸承溫度振動等參數，做好記錄觀察便于及時發現問題解決問題。

結論：經過上次采取措施到今年已經三年有余，期間沒有出現平衡鼓與平衡襯套咬死及平衡室壓力大導致的設備跳閘問題，經過這段時間的每日巡檢檢查4號燃機A高壓給水泵的平衡室壓力已經從3mpa降至0.83mpa并基本維持在符合設備維護標準范圍內，極大的提高了高壓給水泵的運行穩定性，間接的保證了發電機組的運行穩定狀態，之后將繼續針對該類型平衡裝置進行深入研究。

參考文獻：

[1]陸河權，牟介剛，鄭水華，等.凹槽深度對新型平衡鼓性能影響的研究[J].浙江工業大學學報，2012，40（5）：559-561.