張磊

(山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250000)

爐水循環(huán)泵運(yùn)行及故障分析

張磊

(山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250000)

介紹了爐水循環(huán)泵在超超臨界機(jī)組啟動(dòng)初期的作用，分析了不同階段爐水循環(huán)泵的運(yùn)行方式，并對(duì)調(diào)試過(guò)程中爐水循環(huán)泵容易出現(xiàn)的問(wèn)題提出相應(yīng)的防范措施，對(duì)爐水循環(huán)泵在調(diào)試及啟動(dòng)初期的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有一定的參考意義。

鍋爐；爐水循環(huán)泵；運(yùn)行維護(hù)；啟動(dòng)系統(tǒng)；設(shè)備調(diào)試

0 引言

近年來(lái)，爐水循環(huán)泵在電廠啟動(dòng)初期運(yùn)行中得到了廣泛應(yīng)用，在鍋爐冷態(tài)及熱態(tài)沖洗階段可以節(jié)約大量用水，通過(guò)強(qiáng)制循環(huán)來(lái)增強(qiáng)鍋爐沖洗效果，縮短啟動(dòng)初期鍋爐沖洗時(shí)間。在機(jī)組啟動(dòng)初期可以提高鍋爐熱效率，還可作為調(diào)節(jié)汽溫的一種手段。鍋爐啟動(dòng)初期運(yùn)行工況的擾動(dòng)變化影響著爐水循環(huán)泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并處理，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

本文以某電廠660 MW機(jī)組鍋爐爐水循環(huán)泵為研究對(duì)象，介紹了爐水循環(huán)泵結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式，對(duì)爐水循環(huán)泵啟動(dòng)調(diào)試及運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出了處理措施。

1 爐水循環(huán)泵簡(jiǎn)介

某2×660 MW機(jī)組鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛，一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、Π型半露天布置。啟動(dòng)系統(tǒng)由1臺(tái)爐水循環(huán)泵、2只汽水分離器、1只貯水箱、大氣式疏水?dāng)U容器、疏水泵等設(shè)備組成。無(wú)密封墊的濕定子單臺(tái)爐水循環(huán)泵由海伍德泰勒公司提供，型號(hào)為HT/13/202476/A，額定功率560 kW，額定電壓6 kV，爐水循環(huán)泵技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

爐水循環(huán)泵由1個(gè)單級(jí)離心泵和1個(gè)濕定子感應(yīng)電機(jī)組成，泵體和電機(jī)部分共用1根整體軸，凸出的葉輪安裝在泵殼內(nèi)，泵和電機(jī)部分之間有1個(gè)熱屏蔽裝置，用于隔開(kāi)處于高溫爐水中的泵和冷的電機(jī)部分，降低兩者之間的熱傳導(dǎo)。爐水泵電機(jī)線圈浸入水中，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子帶動(dòng)尾部的推力盤輔助葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生內(nèi)循環(huán)動(dòng)力，使電機(jī)腔室內(nèi)的水通過(guò)外置高壓冷卻器與低壓冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。

表1 爐水循環(huán)泵技術(shù)參數(shù)

在電機(jī)轉(zhuǎn)子片束的兩端各安裝1個(gè)軸徑軸承，用于介質(zhì)潤(rùn)滑。止推軸承將轉(zhuǎn)子固定在軸向并承受軸向推力。止推軸承箱中配備1個(gè)整體式過(guò)濾器，用于過(guò)濾電機(jī)和高壓冷卻器之間循環(huán)回路中的雜質(zhì)。

2 爐水循環(huán)泵運(yùn)行

爐水循環(huán)泵提供了鍋爐啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)所需的最小流量，在鍋爐水循環(huán)中，水冷壁出來(lái)的工質(zhì)進(jìn)入分離器進(jìn)行水、汽分離，分離出來(lái)的水進(jìn)入下部?jī)?chǔ)水罐，儲(chǔ)水罐內(nèi)的水經(jīng)啟動(dòng)循環(huán)泵升壓后進(jìn)入鍋爐給水系統(tǒng)，與鍋爐給水混合后再進(jìn)入爐膛水冷壁。在鍋爐啟動(dòng)初期，鍋爐水質(zhì)不合格時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程的疏水經(jīng)儲(chǔ)水罐水位控制閥(361閥)減壓后通過(guò)大氣式疏水?dāng)U容器排至機(jī)組排水槽，水質(zhì)合格后經(jīng)疏水泵回收至凝汽器，鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示。

鍋爐處于濕態(tài)運(yùn)行過(guò)程中，儲(chǔ)水罐水位由361閥自動(dòng)控制，通過(guò)調(diào)節(jié)爐水循環(huán)泵出口調(diào)節(jié)閥門可以控制鍋爐再循環(huán)流量。設(shè)計(jì)有1路自主給水管道的鍋爐過(guò)冷水用于對(duì)爐水循環(huán)泵入口進(jìn)行降溫，保持水的欠焓，防止汽化。

圖1 鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)

鍋爐運(yùn)行中，若在總給水流量、總?cè)剂狭坎蛔兊那闆r下，通過(guò)增加再循環(huán)流量，減少補(bǔ)水量，可以回收熱量，增大蒸發(fā)量，從而降低主汽溫度。

干濕態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，儲(chǔ)水罐水位逐漸降低，爐水循環(huán)泵出力降低，泵出口調(diào)閥逐漸關(guān)小，在鍋爐轉(zhuǎn)入干態(tài)運(yùn)行后，爐水循環(huán)泵停止運(yùn)行，投入暖管管路對(duì)爐水循環(huán)泵入口管道及361閥進(jìn)行暖管暖閥，暖管水排至過(guò)熱器一級(jí)減溫水，爐水循環(huán)泵處于熱備用狀態(tài)。

3 爐水循環(huán)泵故障分析及處理

3.1爐水循環(huán)泵電機(jī)反轉(zhuǎn)

爐水循環(huán)泵在試轉(zhuǎn)前，首先測(cè)量電機(jī)絕緣電阻，電阻值應(yīng)不低于200 MΩ。按照操作規(guī)程，首次啟動(dòng)僅給泵電機(jī)通電5 s，以便檢查電機(jī)轉(zhuǎn)向以及將滯留在系統(tǒng)中的氣泡排出，通過(guò)爐水循環(huán)泵出入口壓差可判斷其電機(jī)轉(zhuǎn)向是否正確。

該廠爐水循環(huán)泵在首次啟動(dòng)過(guò)程中，出入口差壓為0.54 MPa，運(yùn)行電流為54.13 A，差壓約為設(shè)計(jì)正常運(yùn)行差壓的50%，由此可判斷泵電機(jī)反轉(zhuǎn)。在檢查電機(jī)接線相序并調(diào)整后，重新啟動(dòng)爐水循環(huán)泵，泵出入口差壓為1.38 MPa，運(yùn)行電流50.45 A，爐水循環(huán)泵運(yùn)行穩(wěn)定。

3.2爐水循環(huán)泵電機(jī)腔室溫度異常升高

在爐水循環(huán)泵運(yùn)行期間，電機(jī)腔室溫度長(zhǎng)期在55 ℃左右，最高超過(guò)65 ℃，觸發(fā)“泵電機(jī)腔室溫度65 ℃”的跳閘保護(hù)。在停爐對(duì)爐水循環(huán)泵的檢查中發(fā)現(xiàn)，電機(jī)底部的細(xì)網(wǎng)過(guò)濾器堵塞嚴(yán)重，阻礙了電機(jī)腔室與外置冷卻器之間工質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)，減弱了電機(jī)的冷卻效果，同時(shí)對(duì)濕式電機(jī)和潤(rùn)滑軸承造成損傷[1]。判斷污染物來(lái)源有2個(gè)途徑。

(1)啟動(dòng)前的電機(jī)腔室注水管路。爐水循環(huán)泵腔室注水前必須對(duì)注水管路、冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行水沖洗，直至水質(zhì)符合要求，注水時(shí)水溫控制在4～50 ℃之間，打開(kāi)爐水循環(huán)泵進(jìn)水和排出管線中的清洗閥和放空閥，控制注水以約2 L/min的流量向泵電機(jī)腔室注水以防止流量過(guò)大產(chǎn)生氣泡，直到從泵殼上排氣管中流出的水取樣化驗(yàn)符合水質(zhì)要求[2]。正常運(yùn)行時(shí)需注意電機(jī)腔室溫度，以免溫度過(guò)高損壞電機(jī)。鍋爐停爐后要經(jīng)常對(duì)濾網(wǎng)及電機(jī)腔室進(jìn)行清洗，保證冷卻回路通暢。

(2)鍋爐自身沖洗。新建鍋爐啟動(dòng)調(diào)試初期，鍋爐內(nèi)部受熱面較臟，特別是酸洗結(jié)束后鍋爐雜質(zhì)多，積聚在儲(chǔ)水罐及下降管中的雜質(zhì)在鍋爐啟動(dòng)爐水循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)沖洗時(shí)進(jìn)入爐水泵入口，部分雜質(zhì)沿?zé)崞帘窝b置內(nèi)軸徑軸承與軸的間隙進(jìn)入電機(jī)腔室內(nèi)，隨工質(zhì)循環(huán)附著在底部濾網(wǎng)[3]。因此，新建鍋爐在啟動(dòng)前需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的冷態(tài)開(kāi)式?jīng)_洗以改善鍋爐水質(zhì)，同時(shí)經(jīng)常打開(kāi)泵入口的排污管對(duì)泵入口進(jìn)行沖洗排污以減少爐水對(duì)電機(jī)腔室的污染，在鍋爐停爐后可經(jīng)常對(duì)電機(jī)腔室放水沖洗[4]。

分析污染原因后，對(duì)過(guò)濾器濾網(wǎng)進(jìn)行清理并對(duì)注水管路及電機(jī)腔室進(jìn)行沖洗，再次注水后啟動(dòng)爐水循環(huán)泵，電機(jī)腔室溫度可穩(wěn)定在40 ℃之下。

3.3爐水循環(huán)泵差壓及電流異常

在機(jī)組降壓吹管期間，前期循環(huán)沖洗及升溫升壓過(guò)程中爐水循環(huán)泵運(yùn)行正常，爐水循環(huán)泵運(yùn)行電流44.00～51.00 A，出入口差壓1.21～1.38 MPa。隨著鍋爐的升溫升壓，就地檢查發(fā)現(xiàn)爐水循環(huán)泵進(jìn)出口連接管道出現(xiàn)震動(dòng)，吹管過(guò)程中爐水循環(huán)泵出入口差壓為1.09 MPa，較正常運(yùn)行的1.21 MPa低，運(yùn)行電流39.00 A，較正常電流略低。15 min后，爐水循環(huán)泵出入口差壓突降至0.59 MPa，電流突降至25.82 A，此后差壓繼續(xù)降低至低于0.20 MPa，持續(xù)30 s后觸發(fā)“爐水循環(huán)泵出入口差壓低”保護(hù)跳閘。對(duì)爐水循環(huán)泵本體進(jìn)行檢查并未發(fā)現(xiàn)異常。在重新啟動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，爐水循環(huán)泵出入口差壓再次發(fā)生突降，差壓降至0.13 MPa，運(yùn)行電流16.50 A，爐水循環(huán)泵再次保護(hù)跳閘，爐水循環(huán)泵運(yùn)行工況見(jiàn)表2。

對(duì)幾次跳閘前后爐水循環(huán)泵的運(yùn)行工況參數(shù)進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)首次跳閘時(shí)儲(chǔ)水罐出口溫度為251 ℃時(shí)，爐水循環(huán)泵入口水溫為250 ℃，幾乎不存在溫差。再次跳閘時(shí)，儲(chǔ)水罐出口溫度為287 ℃時(shí)，爐水泵入口水溫為284 ℃，溫差僅為3 ℃。初步分析爐水循環(huán)泵入口過(guò)冷水流量小，對(duì)泵入口的工質(zhì)冷卻效果不佳，混合器溫度過(guò)高導(dǎo)致?tīng)t水循環(huán)泵入口發(fā)生汽蝕。同時(shí)因?yàn)椴捎媒祲捍倒?，需要? MPa左右迅速開(kāi)啟臨吹門泄壓，臨吹門開(kāi)啟過(guò)程中分離器壓力迅速降低，爐水循環(huán)泵入口壓力波動(dòng)劇烈，壓頭降低，容易導(dǎo)致汽蝕。

表2 爐水泵運(yùn)行各工況參數(shù)

在檢查泵入口混合器時(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)冷水管道中的逆止門方向安裝錯(cuò)誤，沒(méi)有過(guò)冷水對(duì)爐水循環(huán)泵入口爐水進(jìn)行降溫，導(dǎo)致高負(fù)荷下泵入口因水溫過(guò)高，欠焓太小而發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。在停運(yùn)消缺重新啟動(dòng)后，爐水泵連接管道震動(dòng)明顯降低，泵入口溫度與儲(chǔ)水罐出口相比降低20 ℃左右，在吹管及以后正常啟動(dòng)中均可正常運(yùn)行。

在運(yùn)行中，為避免出現(xiàn)汽蝕發(fā)生，要保持儲(chǔ)水罐正常水位，提高泵入口爐水壓力；此外，可通過(guò)降低入口給水溫度提高給水欠焓，滿足泵安全運(yùn)行必須汽蝕余量的要求[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

爐水循環(huán)泵在機(jī)組調(diào)試及運(yùn)行過(guò)程中需要注意：(1)在爐水循環(huán)泵安裝后的沖洗階段，必須保證主水管路及冷卻管路沖洗后的水質(zhì)符合要求，建議在鍋爐整體沖洗階段待爐水水質(zhì)改善后再啟動(dòng)爐水循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)沖洗，同時(shí)加強(qiáng)泵的排污；(2)泵安裝調(diào)試過(guò)程中注意電機(jī)相序問(wèn)題，防止泵反轉(zhuǎn)運(yùn)行；(3)運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)注意泵進(jìn)出口差壓及運(yùn)行電流的變化情況，特別注意在爐水循環(huán)泵入口壓力快速下降工況時(shí)泵可能出現(xiàn)的汽蝕問(wèn)題，可通過(guò)冷卻水降低泵入口水溫及保證儲(chǔ)水罐水位來(lái)確保必需汽蝕余量。

[1]張?zhí)焓?張向群,鞠天柱,等.機(jī)組爐水循環(huán)泵故障原因分析及對(duì)策[J].東北電力技術(shù)，2013(10):47-49.

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(本文責(zé)編：齊琳)

2017-04-17；

：2017-05-17

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：1674-1951(2017)06-0061-03

張磊(1989—)，男，山東萊蕪人，工程師，從事火電機(jī)組工程鍋爐調(diào)試方面的工作(E-mail:iseasons@sina.com)。