给水泵泵芯抱死的原因分析及预防措施

目前,国产引进型350MW火电机组大部分给水泵配置均为2台汽动泵(50%容量),1台电动泵(30%或50%容量)。生产厂家主要有沈阳水泵厂、上海电力修造厂以及北京电力设备总厂。汽动泵的小汽轮机生产厂家主要有哈尔滨汽轮机厂、上海汽轮机厂、杭州汽轮机厂等。由于小汽机厂家与给水泵厂家从设计方面不协调配置等原因,造成对泵组的运行管理要求大不相同,如小汽机要求启动前、停止后必须投低速盘车,而给水泵厂家要求最好不投盘车直接启动或停泵,若必须盘车最好为高速盘车,否则直接影响给水泵的安全运行,易造成动静磨损以及严重时发生泵芯抱死现象。待出现问题时往往厂家持不同态度,使电厂作为用户深受其害,损失严重。

1、原因分析

汽动给水泵启动前需低速盘车暖机,国内许多电厂都曾出现多次在小机预暖低速启动或停泵中给水泵泵芯抱死故障,一旦发生后必须拆泵检修或者返厂处理,少则一周多则一个月时间才能恢复运行,特别是在新投产机组初期表现最为明显和突出,给电厂机组投运造成严重影响,直接危害机组的安全稳定运行,同时处理解决也浪费好多财力、物力。

经过多方查找原因,总结起来不外乎有以下几种情况:

(1)凝结水、除氧给水系统清洁度差,运行初期有硬质颗粒进入泵内,造成泵芯抱死。一般电厂新机组的凝汽器及凝结水系统尽管在投运前进行的水冲洗和碱洗,但由于设备及管道系统比较庞大和复杂,必然有一些死角和残杂存在,这样在投运初期热态运行过程中,经常有焊渣、铁锈等硬质颗粒进入泵体,从而导致泵体动静部分研磨,使泵芯产生卡涩现象。特别是在泵组热态停泵投低速盘车时易发生泵芯抱死现象,一旦发生此事,也就不可能轻易盘动,只能解体检修或返厂处理,但均在解体后发现有硬质颗粒卡在动静间隙之间,这是泵芯抱死的主要原因所在。

(2)给水泵芯包动静间隙偏小,也是造成泵芯抱死的不可忽视的原因。前面讲过硬质颗粒杂质是造成泵芯抱死的主要原因,然而芯包动静间隙尺寸也起到了很大作用,到底间隙多少合适也是值得研究探讨的。由于泵芯包动静间隙偏小(一般在0.4mm左右),而泵叶轮材质为不锈钢材料,最初硬质颗粒进入泵芯内造成动静部分先磨损,最后演变成为泵组芯包动静部位直接碰磨,特别是在低速盘车时,摩擦产生粘连或颗粒挤压造成泵芯抱死。

(3)启动时暖泵不良,造成泵体动静部分接触抱死。常规下,给水泵组在给水温度大于110°时必须进行暖泵,但是由于泵两端采用36°C左右的密封水,而暖泵水温大约160°C左右,再加上暖泵管径较小,密封水若调整不当,将密封水进入泵内,造成泵体热分层,引起筒体变形,使转子静挠度变大。再加上暖泵时间不是很长,表面看起来已经暖好,但实际泵体没有充分暖均匀,往往这时在启动时投盘车后发生卡涩现象,再加上通常越卡越盘,越盘越卡使泵芯抱死无法启动。

(4)运行操作不当,投运初期对泵的特性缺乏认识,也会造成泵芯抱死的故障。运行初期给水泵热态跳闸,往往在转速为零时才去投盘车,而因为盘车投不上时,担心泵体上下温差造成泵轴弯曲,加重卡涩程度,因而采用人工强盘,结果事与愿违,越卡越死,最后只能解体检修或者返厂处理。

(5)设计不合理不够匹配,也是原因之一。小汽轮机要求在启停时必须投低速盘车,而给水泵要求启停时最好不盘,要盘也要提高盘车速度,也就是说对于给水泵来讲要么取消盘车,要么设计为高速盘车(大于100r/min)。这种设计分岐问题一直在大部分电厂都没有根本解决,因此在新机组投运初期或大修后初期都会出现一些投低速盘车就会使泵芯抱死现象,不敢使泵组轻易投盘车,严重影响机组正常运行。

2、预防措施和处理对策
    (1)凝结水、除氧给水系统清洁是机组调试过程中一项十分重要的工作内容。加强系统水冲洗和碱洗工作,在前置泵与给水泵之间的连结管道最好用组合好的酸洗管道,然后用法兰连结上,与两大系统连结的小管道更要加强清洗工作,不能留有死角存在,最终确保给水泵前的管道系统和设备无杂质残留,这样才能保住给水泵的性命,免遭不幸。另外,重视前置泵及给水泵进口滤网的制造及安装工艺质量,并在运行初期勤检查、勤冲洗清理,使给水泵运行起来更加安全可靠。

(2)在给水泵厂家制造时应在合同中注明适当加大动静间隙,电厂与制造厂家共同协商做好预防工作。至于间隙到底多大合适应根据系统的滤网设计及泵厂的性能设计情况确定。总之在尽量允许的条件下(不影响泵出力和效率)充分放大动静间隙为好。

(3)在启动汽动给水泵之前,并在暖好泵的情况下,应采用提前启动前置泵再进行大流量暖泵处理(公众号:泵管家),待泵体上下壳温度<15°C再启动给水泵。另外按设计要求增加暖泵时间,在时间允许的情况下不间断地进行暖泵,控制好密封水压差,确保泵体暖得充足,避免发生热分层现象。

(4)由于无论何种原因,最后导致泵芯抱死,主要都是低速盘车造成的,因此一般电厂在新机组投产初期(半年以内)均采用不投盘车的做法,暖好泵后直接启动,停泵后也不投盘车,这样做不利于小汽机运行工况,但是在短时期也是可以允许的,待确保系统清洁后,泵组运行可靠了才按要求正常投用盘车装置,这也是一个行之有效的办法。

(5)在设计时就应考虑采用两全齐美的办法来处理给水泵与小汽机对盘车要求问题,要求小汽机和给水泵配套厂家都要在设计制造时给予考虑,满足高速盘车条件,以避免由于高温停泵造成泵芯抱死现象发生。如今国内也有一些电厂采用此种办法,效果非常良好,为以后大机组汽动给水泵的发展开了个好头。

(6)加强给水泵组的运行管理和监督约束机制,严格控制给水泵壳体温差以及泵壳与介质的温差不超过规定值,一旦泵组停运后泵芯抱死,决不能强行人工盘车,而应采用冷却一段时间后,直接用蒸汽冲动的办法为好。

3、总结

目前,国内生产厂家的生产制造给水泵技术基本可以满足引进型350MW火电机组的实际需要,各火电厂350MW机组的运行管理水平也有很大的提高,最近几年没有因给水泵产品质量发生大的事故,设备出现问题主要来源于泵组配套产品的相关控制系统的工作不当造成的。但是,在新投产机组中,仍然时常不能避免汽动泵芯抱死现象的发生,严重影响机组的出力和各项可靠性指标的完成,因此汽动泵预防泵芯抱死课题仍然不能忽视,应当更进一步加以研究和探讨。综上所述,本文收集整理了一些有关预防解决汽动给水泵泵芯抱死的处理对策和办法,供各位同行参考,并对不足之处提出宝贵意见,为全面提高给水泵在火电机组中的可靠作用做出成绩,并促进设备从制造质量、施工安装、工艺质量到运行管理质量上一个新的台阶。