席慧

（京能集團(tuán)山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長治 046021）

爐水循環(huán)泵電機(jī)的故障分析及處理

席慧

（京能集團(tuán)山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長治 046021）

爐水循環(huán)泵電機(jī)是火電廠鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)的重要設(shè)備，它的失效對鍋爐的運行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。分析了某電廠爐水循環(huán)泵電機(jī)發(fā)生故障的原因，并就此提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，有效降低了爐水循環(huán)泵電機(jī)故障率，提高了設(shè)備運行的可靠性。

爐水循環(huán)泵電機(jī)；汽水循環(huán)；故障

0 引言

某電廠1臺爐水循環(huán)泵在停機(jī)后再次啟動時，無法啟動。按照檢修規(guī)程要求，對爐水循環(huán)泵電機(jī)進(jìn)行檢查，用1 000 V絕緣電阻表測得電機(jī)定子絕緣為0 MΩ，測得電機(jī)三相直流電阻最大為2.235Ω，最小為2.230Ω，不平衡度為0.2%，三相直流電阻平衡。該爐水循環(huán)泵由一個單級離心泵和一個濕定子感應(yīng)電機(jī)組成，都裝在一個公壓容器中，采用水潤滑軸承，電機(jī)懸掛于泵殼下，泵和電機(jī)間無密封，但被分割在2個腔室，中間雖有間隙但不設(shè)密封裝置使壓力可以貫通。泵體和電機(jī)腔是等壓的，但泵體內(nèi)的高溫爐水（300℃以上）與電機(jī)腔內(nèi)的水（65℃以下）是不同的水質(zhì)，正常運行時兩者是互補交換的。電機(jī)運行時，轉(zhuǎn)子帶動小葉輪產(chǎn)生內(nèi)循環(huán)動力，電機(jī)腔內(nèi)的水通過外置的高壓冷卻器熱交換，使腔內(nèi)的水溫保持在65℃以上[1-2]。本文將對此臺爐水循環(huán)泵無法啟動的原因加以分析。

1 爐水循環(huán)泵電機(jī)拆解情況

為了進(jìn)一步檢查爐水循環(huán)泵電機(jī)的故障情況，將電機(jī)解體，對定子繞組和引出線接頭、轉(zhuǎn)子、各軸承以及密封環(huán)的配合間隙和磨損等情況進(jìn)行了檢查，結(jié)果如下。

1.1 推力軸承部分

推力盤的上承磨面以及正向止推墊磨損嚴(yán)重，被磨出多道深溝槽，推力軸承腔內(nèi)有被磨切下來的金屬絲，如圖1所示。

圖1 推力盤磨出深溝槽

1.2 蓋側(cè)導(dǎo)軸承

電機(jī)蓋側(cè)軸頸擺動塊非金屬承磨面嚴(yán)重?fù)p毀，表面被磨出多道環(huán)形深溝槽，并且軸頸擺動塊非金屬材料已部分脫落，因損毀嚴(yán)重，間隙已無法測量。

電機(jī)蓋側(cè)軸頸襯套嚴(yán)重?fù)p毀，表面的鍍鉻層全部被磨掉，金屬本體亦被磨損，表面呈階梯狀，如圖2、圖3所示。

圖2 蓋側(cè)導(dǎo)軸承非金屬材料部分已脫落

圖3 蓋側(cè)軸套被磨出多道環(huán)形深溝槽

1.3 轉(zhuǎn)子部分

將轉(zhuǎn)子抽出后，發(fā)現(xiàn)電機(jī)定轉(zhuǎn)子掃膛，靠近蓋側(cè)轉(zhuǎn)子鐵芯（長度約400mm）磨損嚴(yán)重，表面被磨出多道溝槽，整體被磨掉約0.65mm；其中一處磨損尤為嚴(yán)重，表面被磨出深溝槽，單邊被磨掉近1mm。

1.4 定子部分

將定子抽出檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)定轉(zhuǎn)子嚴(yán)重掃膛，定子鐵芯內(nèi)硅鋼片有大面積錯齒現(xiàn)象，部分定子鐵芯齒部已完全倒伏。電機(jī)定轉(zhuǎn)子相互摩擦形成的金屬與非金屬粘結(jié)物散落在電機(jī)內(nèi)，如圖4所示。

圖4 電機(jī)嚴(yán)重掃膛

2 原因分析

爐水循環(huán)泵電機(jī)拆解抽出轉(zhuǎn)子后發(fā)現(xiàn)，定子繞組雜質(zhì)較多，這應(yīng)該是電機(jī)運行中產(chǎn)生的。產(chǎn)生的雜質(zhì)進(jìn)入推力軸承腔室內(nèi)，造成電機(jī)推力軸承部位異常磨損。部分雜質(zhì)隨電機(jī)內(nèi)冷卻循環(huán)水流進(jìn)入電機(jī)定轉(zhuǎn)子間的空隙中，隨著轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子鐵芯表面摩擦形成凹凸不平的臺階，定轉(zhuǎn)子氣隙因此增大。同時，定子鐵芯因此發(fā)生倒齒、錯齒故障。形成倒齒的齒片會切開繞組絕緣層，造成電機(jī)絕緣損壞。雜質(zhì)太多還會堵塞電機(jī)冷卻流道，造成電機(jī)冷卻效果變差。也就是說，爐水泵電機(jī)運行中產(chǎn)生的雜質(zhì)是導(dǎo)致此次故障的主要原因，雜質(zhì)的由來可能有以下3個方面。

2.1 電機(jī)分塊式導(dǎo)瓦非金屬材料脫落

從拆檢情況可以看出，該型號爐水泵電機(jī)采用的是可傾式密契爾結(jié)構(gòu)分瓦板導(dǎo)軸承。從理論上說，在正確的旋轉(zhuǎn)方向下，這種可傾式瓦塊結(jié)構(gòu)可以自動調(diào)整位置，易于建立水膜，形成良好的邊界潤滑條件，從而可以承受較大的載荷。但這種結(jié)構(gòu)也存在著故障缺陷，即擺動塊受力承載面過小，擺動塊承載面越小，擺動塊的擺動就會更靈活，自動調(diào)整性能更好，但隨之而來的是在支撐點位置應(yīng)力過于集中，在擺動時承受摩擦的相應(yīng)接觸位置的非金屬承磨面容易磨損，加之?dāng)[動塊非金屬承磨面材料材質(zhì)硬脆，耐磨性、粘接性差，造成導(dǎo)軸承非金屬材料脫落，產(chǎn)生雜質(zhì)[3-4]。

2.2 電機(jī)腔內(nèi)空氣滯留

運行人員為了節(jié)省啟機(jī)時間，對爐水循環(huán)泵注水時間太快或點動排氣次數(shù)不夠，造成部分氣體帶入電機(jī)腔內(nèi)。當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，因水中氣泡的存在破壞軸瓦和轉(zhuǎn)子軸套之間形成的水膜，導(dǎo)致軸瓦磨損，磨出的瓦屑導(dǎo)致電機(jī)腔內(nèi)的水質(zhì)變差，致使電機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞。

2.3 爐水中的雜質(zhì)進(jìn)入電機(jī)腔內(nèi)

該爐水循環(huán)泵電機(jī)布置在汽包下降管集箱的正下方，若爐水中含有雜質(zhì)，這些雜質(zhì)經(jīng)過循環(huán)最終將落入下降管集箱底部。當(dāng)爐水循環(huán)泵電機(jī)停止運行時，汽包下降管集箱的雜質(zhì)將逐漸沉降到爐水泵的入口處，由于泵體和電機(jī)腔是等壓的，雜質(zhì)會沿著循環(huán)泵軸承的間隙進(jìn)入電機(jī)腔內(nèi)。在爐水循環(huán)泵電機(jī)運行時，推力盤旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下更加劇了雜質(zhì)進(jìn)入電機(jī)腔內(nèi)的速度。

3 采取措施

3.1 改進(jìn)導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)

針對上述原因的分析，檢修人員決定在此次檢修中對爐水循環(huán)泵電機(jī)導(dǎo)軸承進(jìn)行改造，采用圓筒式導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)，加長導(dǎo)軸承長度，導(dǎo)軸承非金屬承磨面使用耐磨性能較好的材料制作。同時，為了防止進(jìn)入電機(jī)膛內(nèi)的雜質(zhì)對定子繞組線圈的磨損，在定子槽內(nèi)增加了槽絕緣。

3.2 改善啟動操作方式

由于電機(jī)軸瓦和轉(zhuǎn)子軸套之間通過形成的水膜潤滑，并且轉(zhuǎn)子和定子繞組的間隙很小，即使儲存很少量的空氣也會破壞這些部分的潤滑和冷卻，從而導(dǎo)致電機(jī)損壞。為了減少爐水循環(huán)泵電機(jī)內(nèi)的氣穴，應(yīng)做到以下幾點。

a）在泵啟動前必須按照規(guī)程正確的充水和排氣。

b）緩慢的給鍋爐進(jìn)水，應(yīng)從鍋爐機(jī)組的底部位置進(jìn)水。

c）確保省煤器再循環(huán)閥、省煤器排氣閥和汽包上所有排氣閥全開。

d）循環(huán)泵電機(jī)啟動前，確保汽包高水位，最好高到水位表的頂部，當(dāng)泵被啟動后保持適當(dāng)?shù)乃弧?/p>

e）所有冷卻水管路、充水管路、清洗水管路和泵冷卻器的高壓側(cè)在與循環(huán)泵電機(jī)連接之前，必須將內(nèi)部的氧化皮、焊渣等雜質(zhì)沖洗干凈，防止進(jìn)入電機(jī)腔內(nèi)。

3.3 增加排污管道

因為在鍋爐停運后爐水中的雜質(zhì)沉降從泵的入口，最終進(jìn)入電機(jī)腔內(nèi)。由此可知，采取一定措施提前收集排除雜質(zhì)從而不影響爐水泵電機(jī)正常運行是解決問題的關(guān)鍵 [5]。在爐水循環(huán)泵入口管道上再焊接一根排污管閥至疏水?dāng)U容器，當(dāng)爐水循環(huán)泵電機(jī)停運時對其進(jìn)行排污，以排除集聚在泵內(nèi)的雜質(zhì)。改造后爐水循環(huán)泵系統(tǒng)圖如圖5所示。

圖5 爐水循環(huán)泵系統(tǒng)改造后示意圖

4 改造后運行效果

該爐水循環(huán)泵電機(jī)額定電壓U=6 kV，額定輸出功率P=380 kW，全負(fù)荷電流I=50.9 A，額定轉(zhuǎn)速v=1 450 r/min，功率因素cosφ=0.91。在該電機(jī)改造運行半年后，此電機(jī)運行情況（每半月對數(shù)據(jù)進(jìn)行一次采集）如表1所示。

表1 爐水循環(huán)泵電機(jī)運行數(shù)據(jù)

從運行數(shù)據(jù)來看，爐水循環(huán)泵電機(jī)三相電流平衡，軸承溫度在40℃以下，電機(jī)運行正常。機(jī)組停運后，用2 500 V兆歐表測量絕緣，熱態(tài)絕緣阻值大于5 000 MΩ，冷態(tài)絕緣電阻大于5 000 MΩ，完全符合爐水循環(huán)泵電機(jī)檢修標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)束語

爐水循環(huán)泵電機(jī)是電廠的重要設(shè)備，通過對其分析以及技術(shù)改造，有效地提高了運行的安全性和可靠性，保證了機(jī)組的穩(wěn)定運行。實踐證明，只要掌握了爐水循環(huán)泵電機(jī)故障的內(nèi)在機(jī)理，在此基礎(chǔ)上分析事故原因并進(jìn)行綜合治理，就能從根本上解決爐水循環(huán)泵電機(jī)故障問題。

[1] Zhiwei Lian，Seong-ryong Park，Henian Qi.Analysis on energy consumption of water-loop heat pump system in China[J].Applied Thermal Engineering，2005（25）：73-85.

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Boiler Water Circulating Pump Motor Failure Analysis and Treatment

XI Hui

（Beijing Energy Investment Group Shanxi Zhangshan Electric Power Co.,Ltd., Changzhi,Shanxi 046021,China)

Boiler circulating pump motor is an important equipment of steam water circulating system in boiler thermal power plant,and its failure has a serious impact on boiler operation. This paper analyses the reasons for the failure of boiler circulating pump motor and puts forward measures correspondingly so that it reduces the fault rate of boiler water circulating pump motor effectively and improves the reliability of equipment operation.

boiler circulating pump motor;steam water circulating;failure

TM223.5

B

1671-0320（2016）01-0069-04

2015-11-15，

2015-12-02

席 慧（1985），男，山西大同人，2012年畢業(yè)于太原理工大學(xué)控制科學(xué)與工程專業(yè)，助理工程師，從事發(fā)電廠電氣檢修工作。