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高压锅炉给水泵的可靠性讨论
作者:管理员    发布于:2017-02-25 11:40:43    文字:【】【】【

  障的原因和消除措施作一简单讨论。

  1前言在大型火力发电机组中,高压锅炉给水泵有发电机组的心脏之称。给水泵的运行可靠性非常重要,一方面是因给水泵的设计效率已达到很高水平,另则因泵的运行可靠性与经济效益密切相关,万一停机,损失巨大。在泵的设计过程中,保证荥篼效的同时确保栗的安全可靠成为泵设计的首要问题。泵的可靠性涉及因素很多,泵的结构、材料、加工工艺及配套系统等都可能影响给水泵的安全可靠运行。本文就给水泵本身的一些主要问题作简单讨论。

  2给水泵的故障原因及措施给水泵停机事故的原因是多方面的。据电力规划设计研究院每年的可靠性调,主要的停机故瘅原因有以下8大方面:力平衡机构;④推力轴承;⑤汽蚀;⑥叶轮破裂;⑦密封环:迅速磨损;⑧轴断裂/破坏。

  由此可以看出,弓丨起给水泵故障的主要原因是一些转子部件、及与转子部件接触的定子部件。因此这些零部件是设计者首要注意的对象。然而,泵的可靠性不只与水力设计有关,在其它方面也要采取现代的好技术。经对各厂家给水泵采用的技术和结构进行分析,沈阳水泵厂在给水泵的可靠性设计方面有其独到之水泵技术2003.6处,这从历年来规划院发布的可靠性指标中各厂家的排名中可以看出。下面对这些易出故障之处分别作一简介。

  密封经常出现故障的部件是密封,主要是浮环密封和机械密封;反螺旋密封很少出现故障。但是反媒旋密封泄漏量大,特别是在备用时,故一般很少采用。

  机械密封的故障原因是多方面的,目前,机械密封本身结构的合理性及技术水平已达到很篼程度,关键是制造过程中的质量控制和冷却水系统。潍坊电厂80CHTA篼压锅炉给水栗的机械密封就是由于制造过程少了一道工序而造成多次停机事故,另外就是因冷却系统堵塞致使冷却效果不佳或冷却系统不合理而造成的机械密封静环炸裂。

  要改善机械密封的运行状况以延长密封的使用寿命,首先要保证机械密封的冷却系统具有良好的冷却效果。KSB公司在新的产品中已将来原来老式的冷却器改成了复合管式冷却系统(见),这种系统克服了原来的老式冷却器容易产生淤泥堵塞的缺点。另一个重要措施就是为机械密封系统安装自动报警和保护仪表,使得潜在的故障在发生之前就可以避免。

  振动给水泵的运行不但要避开临界转速,也要避免发生过大的振动和噪声。为此,需要进行泵的振动特性分析。如何减少振动、降低噪声,也是提篼可靠性的一项重要内容。

  泵的内振动特性是指转子和栗壳的径向振动。影响泵内振动的因素很多,经过几十年的研究,已取得较大进展。通过分析计算泵的几何参数、结构形式、水力参数和运行参数对泵振动特性的影响,一般能够较地确定泵的固有频率、阻尼特性、以及振幅等这些重要的内振动特性参数。

  现有的常规振动特性分析,一般应确定:在固有频率谱上,泵安全转速的上下限有多宽,在给定工况下,激励和响应振动之间的传递关系。

  更的内振动特性分析也在完善和发展之中,能够预报更也更复杂,如内振动模态等特性参数,但其分析的难度和工作量也相应增大,根据计算结果评价内振动特性的难度也大为增加。对一些大型栗进行的内振动特性分析也是必要的。

  另外,泵内振动特性还取决于给水泵转动部件的动平衡精度,国内已发生多起因动平衡精度不够而发生给水泵振动的事故,例如珠海电厂的主给水泵更换新的芯包后发生振动等。

  2.2.2泵的外振动特性。泵的外振动特性是指整个栗系统的振动特性。泵系统包括泵和相配套的各辅助系统。泵的辅助系统包括:结构件,如泵底座和地基、管路及其支撑,以及润滑、冷却系统等;传动件,如偶合器、汽轮机、电动机以及联轴器;管网,如除氧器、管线、阀门、旁路系统、截止阀、控制阀和过滤器等。

  泵的外振动特性分析应包括整个泵系统振动特性及其相互影响的各个子系统振动特性的分析计算。从实践上看,泵外振动特性薄弱之处是辅助系统的振动,包括:力矩波动;5)噪声等。

  外振动特性比泵的内振动特性更难分析与控制,出现故障的可能性也更大。需要进一步加强研究。

  2.2.3泵振动特性的控制及其相关技术从实践上看,泵振动特性问题通常在下列特定操作条件下发生:此外,磨损达到一定程度时,因荥的振动特性发生变化,也容易出问题。解决的措施一般是加强对上述情况的监控,避免泵在上述工况下运行。现有的许多研究表明,间隙流技术对控制泵的振动特性很有帮助。常见的几种增加间隙流稳定作用的方法有:采用多孔或蜂巢状这类特性形状的密封结构;采用液力方法,增加间隙流的周向速度。

  但是,以上方法或其它增大稳定性方法常有副作用,采用时必须注意。

  当今振动控制技术的发展明显趋向于在发展响应的减振方法和诊断技术的同时,努力把现有的各种振动控制方式尽可能与传感技术和计算机结合起来,形成智能系统,对栗的振动控制实行监控,即使一旦发生故障,也能够准确找出故障部位和原因,及时排除。另一方面,发展先进的转子系统,使系统具有很大阻尼量,因而能较好地控制巨大的转子动力,使振动级显著下降。

  单一的平衡盘式平衡机构经常出故障,单一的平衡鼓式平衡机构则故障很少。但由于平衡盘可以自动平衡轴向力,当其出现故障时,损坏往往只限于局部区域;而平衡鼓则因不能随转子串动而自动平衡轴向力,当其出现故障时可能造成整个转子损坏。平衡鼓故障是由泵的工况突变及其它因素造成的,常见的是转子振动过大。平衡盘的故障经常是由于负荷不足、流量小再加上水力特性不稳定造成的。

  由于平衡管路的堵塞而造成平衡系统压力骤升使得平衡系统不起作用,以致于发生泵的内部部件严重损坏也较常见。在平衡系统管路上安装压力监视保护系统能起到保护作用。

  为了使平衡机构更加安全可靠和经济,就要求平衡机构具备以下特点:1)泄漏极小,使功率消耗极小;2)平衡特性稳定,即使在磨损后也能如此;3)易于修理;4)易于调整;5)轴向位置稳定;6)适度的刚度和阻尼;7)不受温度剧变的影响;8)能冷起动;9)运转时动静件基本无接触,即使泵处于干转、汽蚀、(蒸)气液两相流或过载情况下也能如此;10)选用的磨损件材料有较好的抗磨和抗咬合性能;U)在间隙增大情况下也能保证推力轴承不过载;12)不会因推力轴承失效而导致一系列的严重损坏;13)价格和运行费用适中。

  沈阳水泵股份有限公司生产的CHTA、CHTC高压锅炉给水泵采用的是双平衡鼓+止推轴承结构,这种结构的特点是既可以自动平衡轴向力,又可以保证转子运行的基本稳定,基本上符合以上要求,特别是所采用的抗咬合材料,效果更是明显。

  目前,高压锅炉给水泵的止推轴承基本上为扇形瓦块式结构,由于止推轴承事故造成的停机也较常见。造成推力轴承损坏的主因是供油不足,在供油管路上安装与辅助油泵联动的保护仪表可以解决这一问题。另外一个原因是泵产生的残余轴向力过大而使推力轴承过载而破坏,用修整平衡机构来解决这一问题。

  由于汽蚀造成内部件的损坏而引起栗停运是经常发生的,这通常是由于对确定泵的NPSH值的要求错误理解,常常是对有利因素考虑过多造成的。为防止汽蚀对泵内水力部件的破坏,需要有比现在所用的有效NPSH值更大的裕量,以确保泵的吸人口有效NPSH值足以满足给水泵的需要。

  倒暖示意图大型给水栗在低于篼效率点流量的25运行时可能引起水力性能严重不稳定,导致栗部件经常发生故障、以及泵或给水管线过大振动和发生汽化。若制造厂给出的小流量过大,这常常可以说明以前这种结构在小流量运行时有问题,因此需要重新对该结构的故障历史进行审,看是否需要重新设计水力部件。

  给水泵轴的断裂通常是由疲劳造成的(例如1985年发生的大同电厂多起断轴事件),特别是对定期运行的机组,轴的疲劳是由在部分负荷下运行的流体动力的作用加上设计制造过程的不合理而引起的。在设计轴时消除空刀和键槽的尖角可以避免疲劳损坏。同时,对轴进行适当的热处理有助于缓解这一问题。

  提篼给水泵可靠性的另一个要点就是控制给水泵的热变形。给水栗停泵时由于泵内部冷却不均匀形成温差,导致转子和泵壳发生变形,可能使转子与定子件相互接触卡涩,特别是汽动给水泵在低速盘车时容易抱死。电厂运行初期泵内介质有杂质时更为严重,例如1980~1990年间沈阳水泵厂的CHTA汽动给水泵在吴径、邹县、沙岭子、黄埔、沙角、谏壁等多家电厂初期运行时不同程度地出现了卡涩抱轴情况。若此时启动给水泵会导致泵部件磨损甚至无法启动。

  栗轴的热变形弯曲程度(常见于泵轴的轴封区,叶轮区的泵弯曲很小),一般仅为几毫米。轴封区的弯曲程度与密封结构有关。一般来讲机械密封区泵轴上下两侧温差可达40弋左右,相应的轴弯曲量约为0.2 ~0.3mm,此值与叶轮及平衡机构的径向间隙相当。在这种情况下,若不采取相应的措施,转子就有可能卡死。另外,泵轴的弯曲通常主要取决于温差,与泵轴的长度关系不大。

  泵的另一热变形是泵壳变形和由此引起的轴承位置下移。造成泵壳变形和轴承位置下移主要有两个原因:泵送高温水在机械密封冷却室区受到冷却,造成泵体本身冷热不均。

  泵周围的自由循环空气对泵壳的冷却不均匀,泵下部的冷却效果比泵上部要好。

  泵变形和轴承位置下移量一般不大,大都在零点几毫米左右。

  控制热变形,防止泵动、静件相碰的简单办法是将各部间隙设计成足够大,但这无疑会增大内漏损失,降低泵效。另外,适当的叶轮间隙有利于转子的振动稳定性,因此,增大间隙是不足取的。

  另一控制热变形的方法是设置暖泵系统,即用一定压力的热水在泵内形成流动,使泵的各部分温度保持均匀并始终保持一定的温度。

  对于比较重要的大型锅炉给水泵都应设置暖泵系统,暖泵系统一般分为正暖和倒暖两种形式,分别见和。

  实践表明,停泵后荥完全停止转动约需1秒到3分钟,形成温差的时间则更长些,但暖泵系统则应在停泵时立即投人,以防不测。

  为了防止汽动给水栗在低速盘车时由于水质脏的原因出现卡涩现象,采取的措施之一是在密封环的径向间隙表面车削排污沟槽……

  其它还有其它因配套设备引起的给水泵组停运事故,如电动机的轴电流而引起的齿轮电腐蚀损坏(主要发生在齿形联轴器及偶合器的齿轮上),这可以采用其它型式的联轴器来解决,还有如偶合器的勺管事故引起的停运等等。

  (本文编辑王振华)(上接第40页)上述的引起泄漏的三个漏油点分别予以解决。

  3试验结果-150型篼压锅炉给水泵改进后的滑动轴承部件进行了运行试验,实践效果良好,有效地解决了滑动轴承部件的运行漏油问题。

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