國家電投集團(tuán)江西電力工程有限公司貴溪分公司 吳 歡

72LKXA-26.5型循環(huán)水泵推力瓦溫高原因分析及對策

國家電投集團(tuán)江西電力工程有限公司貴溪分公司 吳 歡

大型軸流式循環(huán)水泵的特點(diǎn)為低轉(zhuǎn)速、大流量、低揚(yáng)程，推力瓦溫高是該類水泵常見故障之一，水泵運(yùn)行時如果推力瓦溫得不到控制，很有可能出現(xiàn)燒瓦的設(shè)備事故，本文通過收集故障數(shù)據(jù)，全方位分析推力瓦溫高的原因，制定、實(shí)施解決方案，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行方案優(yōu)選，驗(yàn)證實(shí)施效果。

循環(huán)水泵；推力軸瓦；傳熱惡化

1 引言

我廠二期為2×300MW機(jī)組，循環(huán)水冷卻方式為閉式循環(huán)，共4臺72LKXA-26.5型循環(huán)水泵，2014年7月開始，4臺循環(huán)水泵陸續(xù)出現(xiàn)推力瓦溫高的故障，其中A泵推力瓦溫最高達(dá)到79.6℃，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行，本文主要針對我廠二期循環(huán)水泵電機(jī)推力瓦運(yùn)行溫度過高進(jìn)行多方面分析，找出存在的問題，提出相應(yīng)解決方案，以及如何利用有限的資源優(yōu)選方案進(jìn)行實(shí)施，并取得較好的效果。

2 概況

2.1 設(shè)備簡介

72LKXA-26.5型泵為立式、單級單吸、轉(zhuǎn)子可抽出式斜流泵，流量5.1m3/S，揚(yáng)程26.5m，轉(zhuǎn)速495r/min，軸功率1519.5KW，最大軸向推力為55T，輸送截止為清水，軸承冷卻水由工業(yè)水和泵出口循環(huán)水提供，軸承潤滑水量為2m3/H，軸承潤滑水、冷卻水壓為0.35MPa。

2.2 故障情況及數(shù)據(jù)收集

2016年入夏以來，我廠4臺循環(huán)水泵推力瓦溫持續(xù)升高，其中A循泵瓦溫最高達(dá)到79.6℃，通過查看歷史溫度曲線得出，推力瓦溫度為持續(xù)緩慢升高，對比歷史正常運(yùn)行瓦溫與故障瓦溫見表1。

表1 推力瓦溫度和導(dǎo)瓦溫度以及油溫對比

故障時觀察冷油器進(jìn)口冷卻水壓力為0.3MPa，壓力偏低。測得機(jī)架水平振動為0.04mm，上部軸承箱水平振動為0.06mm，水泵流量、電機(jī)電流等數(shù)據(jù)均正常，可基本排除聯(lián)軸器中心偏差引起瓦溫高，以及吸入口濾網(wǎng)堵塞引起的瓦溫高。

3 原因分析

該泵的電機(jī)上軸承主要由推力瓦、推力頭、導(dǎo)瓦、冷油器等零件組成，推力瓦承受整各軸系的重量和軸向推力。各推力瓦塊必須均勻的承受負(fù)載和軸向推力，軸瓦運(yùn)行時產(chǎn)生的熱量必須及時被冷卻水帶走，進(jìn)而分析得出推力瓦溫高的原因有一下幾方面：a）各推力瓦塊受力不均勻，水平偏差大于0.02mm，個別瓦塊受力較大，瓦面磨損造成軸瓦溫度升高。b）推力頭鏡面光潔度低，變形或有波浪、弧度，破壞推力頭與推力瓦面油膜的建立。c）冷卻器結(jié)構(gòu)導(dǎo)致?lián)Q熱效果差，冷卻水壓力、流量不足，冷卻器內(nèi)漏導(dǎo)致潤滑油乳化等，進(jìn)而影響推力瓦溫度。

3.1 推力瓦潤滑效果差

3.1.1 推力瓦與推力頭接觸受力情況

解體電機(jī)上部軸承室，6塊推力瓦塊均有輕微磨檫痕跡，進(jìn)油楔角較小，且有少量烏金。使用平板檢查推力瓦水平偏差，均在0.02mm以內(nèi)，屬于合格范圍。推力頭鏡面光潔度較好，未發(fā)現(xiàn)明顯變形、波浪、弧度等，結(jié)合瓦塊接觸情況，判斷推力頭無需做進(jìn)一步處理。

3.1.2 推力瓦油膜建立情況

考慮到潤滑油油中帶水、顆粒物超標(biāo)等均會影響油膜的建立。通過對潤滑油進(jìn)行取樣化驗(yàn)，油脂各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求，結(jié)合推力瓦檢查情況，判斷推力瓦油膜正常建立。

3.2 冷卻器冷卻效果差

3.2.1 冷卻水壓力、流量情況

檢查冷卻水進(jìn)口壓力為0.3MPa，低于標(biāo)準(zhǔn)要求壓力0.05MPa(標(biāo)準(zhǔn)0.35MPa)，進(jìn)一步檢查冷卻水進(jìn)口手動門，確認(rèn)進(jìn)口手動門未全開，開啟手動門將壓力調(diào)整至0.35MPa-0.38MPa，使其符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2.2 水質(zhì)差影響冷卻器換熱效果

冷卻器工作一定小時后，內(nèi)壁表面產(chǎn)生的污垢會使傳熱熱阻增加，從而導(dǎo)致?lián)Q熱效率降低，表面結(jié)垢無形中增加了管壁的厚度，而水垢的熱導(dǎo)率很小，僅為金屬的幾百分之一到幾千分之一，大大增加了傳熱熱阻，降低了換熱效率。結(jié)垢嚴(yán)重時還會將冷卻管堵塞，減小水流通截面積，增大水流阻力。

由于循環(huán)水泵冷卻水水源為工業(yè)水及循泵出口引出水，水質(zhì)較差，容易引起銅管結(jié)垢，且冷卻水進(jìn)、出口管為鍍鋅管，長時間運(yùn)行后鍍鋅管容易生銹、結(jié)垢堵塞管路。拆卸檢查銅管，管口結(jié)垢嚴(yán)重，清理時也有大量污水流出。

根據(jù)傳熱計(jì)算公式：Q=FkΔt

式中：Q為換熱量；F為換熱面積；k為換熱系數(shù)；Δt為對數(shù)平均溫差

由傳熱學(xué)公式可知，當(dāng)換熱面積不變的情況下，換熱器表面結(jié)垢相當(dāng)于改變了管壁材質(zhì)使換熱系數(shù)k減小，降低了換熱量Q。結(jié)合推力瓦溫度上升曲線為長時間緩慢上升，判斷冷卻器銅管結(jié)垢為推力瓦溫升高的主要原因。

4 提出解決方案及方案優(yōu)選

4.1 修刮推力瓦

通過清理、修刮推力瓦進(jìn)油楔角，提高推力瓦進(jìn)油量，增加潤滑油帶走的熱量，以降低推力瓦溫度。該方案可行性高，通過與相關(guān)技術(shù)人員討論，決定優(yōu)先實(shí)施該方案。

4.2 更換冷卻器

通過與使用同類型號循泵電廠技術(shù)人員溝通，該廠也出現(xiàn)過冷卻器換熱效果差的情況，但是將鰭片式冷卻器更換成螺旋式冷卻器后提高了冷卻效果，螺旋式冷卻器由于將鰭片改成纏繞的銅絲，不但減小了潤換油流動的助力，而且不容易在邊角結(jié)構(gòu)。但更換該冷卻器定制周期廠，無法及時解決推力瓦溫高的問題，所以對該方案進(jìn)行了擱置。

4.3 更換冷卻水源

由于冷油器使用的冷卻水水源為工業(yè)水及循泵出口引出水，水質(zhì)較差，長時間運(yùn)行容易導(dǎo)致銅管結(jié)垢，影響冷卻器換熱效果。所以更換較為潔凈（閉式水）的水源，降低銅管結(jié)垢，也能有效提高換熱效果。通過與發(fā)電生技人員討論，更換水源需增加約600米管道，且管路鋪設(shè)難度大、成本高。所以直接放棄了該方案。

4.4 設(shè)計(jì)制作在線清洗裝置

我廠循環(huán)水泵電機(jī)冷油器每年定期高壓水槍清洗1-2次，每次清洗需揭電機(jī)軸瓦油箱蓋后放空油箱潤滑油吊出冷卻器進(jìn)行沖洗，檢修周期較長，工作量大。但是清洗效果不明顯。根本原因在于高壓清洗機(jī)出口水壓（0.4MPa）在經(jīng)過冷油器盤管時，盤管的局部阻力和盤管內(nèi)壁結(jié)垢產(chǎn)生的沿程阻力基本將水壓抵消。為了提高沖洗效果，決定使用氮?dú)馀c清水交替沖洗及混合沖洗，通過加裝壓力表，控制氣壓，防止設(shè)備損壞。同時為了減輕冷油器清洗的工作量，測量、加工與冷油器進(jìn)口管相應(yīng)的接頭，可無需拆卸冷油器進(jìn)行沖洗，如圖1所示。

圖1 在線沖洗裝置簡圖

5 實(shí)施效果

5.1 修刮推力瓦方案實(shí)施效果

解體修刮推力瓦進(jìn)油楔角后，試運(yùn)循環(huán)水泵2小時，推力瓦溫下降至76.8℃，相對于修前的79.6℃下降了2.8℃。雖有一定的效果，但推力瓦溫度仍不符合要求。

5.2 自制在線清洗裝置實(shí)施效果

利用氮?dú)夂透邏呵逑礄C(jī)對冷油器水側(cè)進(jìn)行交替沖洗及混合沖洗（圖2）后，溫度下降至67.5℃。相較于沖洗前的76.8℃下降了9.3℃，清洗效果明顯，同時，油溫也下降至44℃。

自制在線清洗裝置優(yōu)點(diǎn)在于：a)降低勞動強(qiáng)度，無需拆卸冷油器即可進(jìn)行清洗。b)降低安全風(fēng)險，無需起重配合，降低起重作業(yè)風(fēng)險，無需長時間高處作業(yè)，降低高處作業(yè)風(fēng)險。c)節(jié)約檢修時間，一次清洗正在2小時內(nèi)結(jié)束，可在設(shè)備停運(yùn)后隨時處理。

圖2 在線沖洗

6 結(jié)論及持續(xù)改進(jìn)

循環(huán)水泵冷油器結(jié)垢是影響推力瓦溫度重要因數(shù)之一，使用常規(guī)的高壓水槍沖洗由于管道阻力的作用達(dá)不到?jīng)_洗效果，使用氮?dú)?、高壓水槍交替沖洗、混合沖洗使銅管內(nèi)壁的污垢容易剝離，有效的減小水在管道內(nèi)的阻力。為了進(jìn)一步提高沖洗效果，考慮在清洗水內(nèi)加入溶解水垢的藥品。當(dāng)然，為了防止設(shè)備腐蝕損壞，加入何種藥品需要咨詢專業(yè)人員后才能謹(jǐn)慎實(shí)施。

由于冷油器結(jié)垢導(dǎo)致軸瓦溫度高的問題較為普遍，對于冷油器沖洗的方法及工藝，希望能通過本文與大家相互交流、學(xué)習(xí)。

[1]貴溪2★300MW機(jī)組培訓(xùn)資料之五十一《循環(huán)水泵安裝使用說明書》.

吳歡（1984—），男，江西貴溪人，大學(xué)本科，助理工程師，水泵技師，從事電廠檢修管理。