邢志強

[摘 ? ?要]輔機循環(huán)水泵在火電廠運行過程中起著關(guān)鍵作用，就一起2200KLA-18.5型循環(huán)水泵振動超標現(xiàn)象的處理進行分析與探討，提出了排除故障的措施及處理方法，并探索對循環(huán)水泵異常振動故障進行排查的方案。

[關(guān)鍵詞]循環(huán)水泵;振動;故障排查;改進修復

[中圖分類號]TM62 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）05–00–03

Technical Improvement and Scheme of Vibration

Elimination of Vertical Circulating Water Pump

Xing Zhi-qiang

[Abstract]The auxiliary circulating water pump plays a key role in the operation of the thermal power plant. This paper analyzes and discusses the treatment of the 2200KLA-18.5 circulating water pump's vibration exceeding the standard. The measures and processing methods for troubleshooting are put forward. And explore the solution of abnormal vibration fault of circulating water pump.

[Keywords]circulating water pump; vibration; troubleshooting; improvement and repair

1 設備簡介

某電廠一期2×600 MW超臨界機組循環(huán)水（海水）的輸送，采用2200KLA-18.5型大型立式斜流泵，共配置有4臺，每臺機組各配備有2臺。

該泵為可抽出式立式斜流泵，即泵轉(zhuǎn)子部件（主要包括葉輪、葉輪室、軸、導葉體、軸承支架等）在不拆卸泵出口法蘭和泵筒體的情況下可從泵筒體中抽出進行維護、檢修。電動機與泵單基礎(chǔ)直聯(lián)安裝。泵的吸入口垂直向下，吐出口為水平布置。從電機端往泵看，泵順時針方向旋轉(zhuǎn)，泵旋轉(zhuǎn)件的重量和泵運行時產(chǎn)生的軸向力由電動機的推力軸承承受。該泵還可以輸送溫度<50 ℃、不含固體顆粒的清水或物理化學性質(zhì)類似于水的其他純凈液體。

主要零件說明：

（1）吸入喇叭口：泵的吸水室，使液體均勻、平穩(wěn)地吸入葉輪內(nèi)。吸入喇叭口與葉輪室以錐面配合，與外接管A用螺柱聯(lián)接，相連的法蘭面涂以機械密封膠密封。吸入喇叭口壁上有兩個輔助陽極防腐保護裝置，可以有效地防止海水對泵體的腐蝕破壞作用。吸入喇叭口材質(zhì)為HT200Ni2Cr。

（2）導葉體：泵的壓水室，能有效地收集葉輪流出的液體，改變液流的方向，并將部分液流的動能變?yōu)閴毫δ埽怪罱?jīng)濟的排出，其下部靠近葉輪處裝有一個賽龍導軸承。導葉體材質(zhì)為HT200Ni2Cr。

（3）軸承支架：軸承支架內(nèi)裝有賽龍導軸承。軸承支架用以徑向固定賽龍導軸承。軸承支架材質(zhì)為ZG0Cr18Ni12Mo2。

（4）吐出彎管：泵的排水管道，將液體水平排出泵外。吐出彎管材質(zhì)為HT200Ni2Cr。

（5）外接管：泵的殼體和過流件，它的主要作用是保證泵的平穩(wěn)運行，并將輸送液體送出泵外。外接管壁上有輔助陽極、參比電極、犧牲陽極等防腐保護裝置，可以有效地防止海水對泵體的腐蝕破壞作用。外接管的材質(zhì)為HT200Ni2Cr。

（6）葉輪：泵的核心部件，將電動機的機械能高效地轉(zhuǎn)換成液體的壓力能和速度能。該零件通過葉輪哈夫鎖環(huán)和鍵在軸上定位。葉輪的材質(zhì)為ZG0Cr18Ni12Mo2Ti。

（7）主軸：共分上、中、下三段，均為實心軸，它將電動機的機械能傳遞給葉輪，并將葉輪運行時產(chǎn)生的軸向力傳遞給電機的推力軸承，軸之間用套筒聯(lián)軸器聯(lián)接。主軸的材質(zhì)為ZG0Cr17Ni12Mo2。

（8）賽龍導軸承：本泵裝有四個賽龍導軸承用以支承泵軸。賽龍導軸承由鎳鉻鑄鐵基體內(nèi)襯賽龍制成。賽龍材料在有水潤滑情況下具有良好的耐磨性和抗蝕性，使用壽命可達4a，賽龍導軸承可短時間無水運行（約2min）。

2 設備振動現(xiàn)象及分析

2019年11月，檢查發(fā)現(xiàn)#1機組#1循環(huán)水泵高速運行時震幅高達0.18 mm。該泵的異常振動給機組安全運行構(gòu)成重大威脅。#1機#1循環(huán)泵振動值>設計標準0.07 mm>同型號循環(huán)水泵振動值。通過檢查其余三臺循環(huán)泵，振動均小于0.08 mm，見表1。

3 振動檢查

經(jīng)過查閱設備檢修臺賬，該循環(huán)泵自投產(chǎn)移交以來，#1循環(huán)水泵振動值一直偏高，達0.08 mm，自電機改高低速后振幅劇增，高速運行下超過0.16 mm。之前該泵多次因振動超標停運檢修，其中包括兩次葉輪軸外委校直和一次葉輪同原軸做動平衡排查，而始終未能解決其高速振動大的缺陷，嚴重影響設備的正常投入率和機組的安全運行。

此次振動突升，決定對該泵進行徹底排查。

（1）由于該泵的振動直接反映在電機上，因此采用排除法確定振動由電機還是泵引起。經(jīng)檢查，電機的上導瓦及推力瓦并未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，同時將導瓦按標準0.12 mm的間隙進行調(diào)整，恢復后試轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)電機處振動達0.18 mm。松開電機與泵的對輪，單試電機振動只有0.02 mm，初步確認振動由泵引起。

（2）檢查泵與電機的中心，圓周上中心最大偏差為0.22 mm，重新調(diào)整中心，控制中心偏差為0.05 mm。同時對電機推力頭絕緣板及電機空氣間隙復查，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，試轉(zhuǎn)循環(huán)水泵，電機導軸承處水平振動仍高達0.20 mm，至此確認振動由泵引起。

（3）水泵解體。

拆除電機冷卻水管，松開聯(lián)軸器螺栓，拆除電機座螺栓，將電機與底架吊出;

松開聯(lián)軸器鎖緊螺栓，拆卸對輪;

挖除填料室內(nèi)盤根，拆卸填料室與泵軸護軸套，并做好標記;

拆卸泵蓋螺栓，做好標記，吊出吐吶管;

吊出上部主軸將其放置在液控蝶閥坑內(nèi)固定，中部及下部軸及導葉體等用軸承支架臨時固定在工字鋼上;

拆出中部軸及軸套;

由于葉輪鎖環(huán)定位螺栓有松動現(xiàn)象，將導葉體與下部軸承支架用鋼絲繩聯(lián)接后，將下部導葉體與下軸同時吊出;

對各套筒聯(lián)軸器進行解體拆卸;

對各賽龍導軸承及軸套進行拆卸檢查;

拆卸下主軸和葉輪。

4 缺陷檢查和處理

4.1 葉輪鎖頭螺栓松脫，葉輪鎖頭損壞磨損嚴重

處理方法：已無法使用，外委加工制作。

4.2 下部潤滑內(nèi)接管已斷裂且有垂直裂紋

處理方法：為了縮短檢修時間，先采用對潤滑內(nèi)接管進行補焊處理，對斷裂后的兩截潤滑內(nèi)接管各增加一個法蘭，潤滑內(nèi)接管與法蘭焊接后上車床加工，確保法蘭兩側(cè)平行度及與管中心的垂直度。同時考慮到機組長期運行的穩(wěn)定性，委托泵生產(chǎn)廠家重新加工一個潤滑內(nèi)接管，待下次檢修時更換。

4.3 導葉體有3條螺栓滑絲，一條螺栓斷在內(nèi)部無法取出，現(xiàn)場機具無法處理

處理方法：外委加工處理，對滑絲螺栓部位及斷裂螺栓進行擴孔，并重新攻絲為M24。同時配制為M24變M20的大小頭螺栓。

4.4 葉輪磨損并產(chǎn)生兩條裂紋

處理方法：現(xiàn)場焊接至大于設計尺寸后，外委立式車床加工到設計尺寸，并進行平衡檢查確認符合要求，見圖1。

4.5 所有彈簧墊片均采用65Mn，無法滿足防腐要求

處理方法：重新加工耐海水不銹鋼鎖緊墊片，并在導流片接管處增加6個陰極保護塊，同時在轉(zhuǎn)軸上增加轉(zhuǎn)子接地防腐裝置。

4.6 上部賽龍導軸承、軸套及下部賽龍導軸承、軸套磨損較大

處理方法：更換新的賽龍導軸承、軸套。

4.7 導葉片根部有三處裂紋

處理方法：磨去裂紋，補焊。

4.8 對轉(zhuǎn)軸彎曲度進行測量檢查

因下部軸系存在的磨擦痕跡，一并進行無損探傷檢測，并對現(xiàn)場合金件進行光譜檢查。

4.9 將泵池內(nèi)抽凈水，清理雜物

確認各拆解下的部件合格后進行回裝作業(yè)，按解體水泵逆向順序組裝泵體，見圖2。

5 原因分析

5.1 循環(huán)水泵最初選型時未考慮到實際工況的不同

對關(guān)鍵部件的材料選擇不符合實際要求，該泵工作介質(zhì)為海水，而該葉輪鎖頭螺栓防松裝置采用65Mn彈簧墊圈，由于65Mn不能長期承受海水腐蝕，容易引起彈簧墊圈腐蝕變松，失去防松作用并脫落，造成螺栓脫落，葉輪鎖頭落入水中。在水流的作用下，葉輪鎖頭在導葉體內(nèi)撞擊葉輪及導葉體，造成葉輪變形，葉輪鎖頭法蘭被磨損、斷裂。

（1）脫落的螺栓及葉輪鎖頭法蘭等在泵體內(nèi)卡在葉輪與筒體之間，造成葉輪磨損。

（2）由于部分雜物進入賽龍導軸承內(nèi)，造成軸承與軸套磨擦，對潤滑內(nèi)接筒形成外力，使?jié)櫥瑑?nèi)接筒產(chǎn)生扭矩。該連接筒為焊接結(jié)構(gòu)，在承受扭矩和振動的作用下斷裂磨損。

（3）外筒體自下而上由入口喇叭、接管A、出口管、接管B四部分組成，直徑2 600 mm，長度14 550 mm，筒體壁厚20 mm。由于其長期處于懸空狀態(tài)，且四周無任何剛性支撐，直接造成葉輪旋轉(zhuǎn)時外筒體得不到有效支撐而同轉(zhuǎn)子一同共振。

（4）泵體排汽閥選型與實際工況也不相符，實際為清水型，而該泵工作介質(zhì)為海水，造成排汽閥腐蝕卡澀活動不靈活，導致泵內(nèi)氣體不能完全排出，也引起了一定振動和噪音。

6 設備改進方案

明確了該循環(huán)泵振動大故障的主要原因，為避免同類型的泵引起類似的故障，建議從以下幾方面進行改進：

（1）由于四臺循環(huán)水泵內(nèi)彈簧墊圈均采用65Mn，不能承受海水腐蝕，根據(jù)設備運行情況對其他三臺泵進行檢查，對彈簧墊圈部位改用耐海水不銹鋼防松墊片。

（2）在外筒體加裝方鋼支撐，以加強外筒體支撐剛性，從而消除外筒體剛度不夠引發(fā)的振動。在泵筒體據(jù)坑底5.5 m高度正東、正南、正西三方向水泥墻體上各打8個M30膨脹釘，固定20 mm厚鋼板，并在與其水平位置相對應的外筒體之間加裝200 mm方鋼焊接支撐。

技術(shù)要求：尺寸、位置要求精準，南北、東西架表確保筒體不發(fā)生焊接后熱縮變形、筒體位移。

（3）泵體排汽閥為清水型，不能滿足使用要求，建議全部更換為海水型排汽閥。

（4）為了滿足防腐要求，建議在其他三臺泵導流片接管外側(cè)增加8個陰極防腐塊，以保護導流片。同時增加轉(zhuǎn)子接地防腐裝置，對軸系及其緊固螺栓等零部件進行防腐。

7 修后效果

對該公司#1循環(huán)水泵進行系統(tǒng)檢查及檢修措施實施后，軸承振動良好，高速時震幅0.06 mm，沒有再出現(xiàn)過振動異常的情況。經(jīng)過本次的檢修，保證了循環(huán)泵重要輔機的安全運行，確保了機組安全經(jīng)濟運行。同時設備完好率得以提高，極大降低檢修人員勞動強度及運行值班員的監(jiān)控壓力。

8 結(jié)束語

通過對2200KLA-18.5型循環(huán)水泵在介質(zhì)為海水的應用條件下根據(jù)其特點進行分析，找出引起設備振動的主要原因，針對性地進行了技術(shù)改進，解決了振動大的缺陷，為設備安全穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。同時也為同類型設備的檢修及故障預防提供了借鑒。

參考文獻

[1] 胡念蘇.汽輪機設備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.