300MW机组汽动给水泵出力低、平衡水压力高治理

300MW机组汽动给水泵出力低、平衡水压力高治理

申小刚

（贵州西电电力股份有限公司黔北发电厂贵州金沙551800）

摘要：作为火电厂的重要辅机，给水泵的安全经济运行至关重要。给水泵平衡水压力高会造成给水泵出力的降低，影响机组的经济运行；同时设备的带缺陷运行也影响机组的安全运行。通过对设备的检修，消除设备缺陷保证机组的安全、经济运行。

关键词：给水泵；出力低；经济运行

1系统设备简介

黔北电厂4*300MW机组为单元制机组，使用的给水泵为西德KSB公司设计，沈阳水泵生产的水泵，型号为CHTC5/6SA-3，参数如表：

表KSB型给水泵参数

每台机组设计有两台汽动给水泵（以下简称汽泵）和一台电动给水泵（以下简称电泵），单台泵均能带50%负荷。正常运行中，两台汽泵运行，电泵备用。

水泵运转时，一般会在其转子上产生一种轴向推力，此力的矢量与泵转子的轴心线重合。对于大型离心泵，特别是高压的多级泵，轴向力可能达到非常大的值。一般情况下，由于结构设计上的原因，泵的轴承很难承受这样大的力，或者是承受大轴向力的轴承会产生剧烈磨损等，因此，往往在水泵结构设计时充分考虑对轴向力进行平衡。立式高压多级给水泵由于其运行参数非常高，同时又需要在多个工况下运行，因此采用简单的平衡孔或平衡管结构不足以将作用于转子上的轴向力减小到所希望的、能满足正常使用要求的程度，通常都要采用平衡鼓或平衡盘等平衡结构来平衡轴向力。其中平衡盘由于结构简单并能完全和自动平衡轴向力而得到广泛应用。

黔北电厂CHTC5/6SA－3型给水泵为卧式双壳体多级离心泵。该泵设计有轴向平衡装置及推力轴承。平衡装置由平衡盘、平衡板、节流衬套构成。水力轴向推力靠平衡装置通过由推力轴承调节来的2个径向节流部和轴向间隙进行平衡。对于吸入端产生的其余的轴向推力由设计具有足够安全系数的推力轴承吸收。给水泵平衡水通过专用的管线联接给水泵入口管路。在给水泵正常运行时，平衡水压一般维持在1.2-1.4MPa。

2设备存在的问题

2015年至2016年黔北电厂4台机组先后进行了汽轮机通流改造。汽轮机通流改造后，小汽轮机供汽压力有所降低。300MW负荷时由改造前的0.74MPa左右降为改造后的0.63MPa左右。小汽轮机供汽压力下降对汽泵内段间泄漏缺陷比较敏感。泄漏问题容易造成汽泵出力低。

随着汽泵的不断运行，2016年1月#3机B汽泵出现平衡水压力高的状况，平衡水压力达1.8MPa。同时汽泵出力低，维持同样出口流量、压力的情况下，B泵要比A泵转速高100r/min左右。

2016年6月#1机A汽泵也出现平衡水压力高、泵出力低的状况，平衡水压力达2.4MPa，转速高80r/min左右。

3给水泵平衡装置原理介绍及平衡水压力偏高原因分析

给水泵在运行中，由于作用在叶轮两侧的压力不相等，会产生一个指向吸入端的轴向力F。平衡装置能平衡约95%的轴向力，剩余轴向力由装在轴自由端的推力轴承来承受。

设泵首级叶轮入口处流体的压力为P1；末级叶轮出口处流体的压力为P2；后泵腔的压力为P3；流体流过平衡盘与平衡套的径向间隙S1时，经节流压力降到P4；流过平衡盘与平衡套的轴向可变间隙SE后压力降到P5；流过平衡盘和支承环的径向间隙S2后进入平衡盘后的空腔，压力降到P6。该空腔通过平衡管与泵入口相连，则P6略大于泵入口压力P1（即）。

由平衡鼓产生的压力差由ΔP1=P3-P6'，由平衡盘产生的压力差ΔP2=PE-P6"，于是整个平衡装置的压力差ΔP为：

ΔP=ΔP1+ΔP2=P3+PE-（P6'+P6"）

=P3+PE-P6

式中，P6为P6'和P6"的矢量和；PE为轴向可变间隙SE中压力，从P4逐渐减小为P5。

在平衡盘（包括平衡鼓）两边的压差只有ΔP，故流体对平衡盘就有一个力P，此力与轴向力方向相反，称为平衡力，其大小应与轴向力相等，即F-P=0，此时轴向力才能得到完全平衡。

当工况改变，轴向力与平衡力不相等时，转子就会左右窜动。如果轴向力大于平衡力时，泵转子向吸入端移动，轴向可变间隙SE减小，泄漏量减少，节流损失增大，平衡盘前的压力（主要指PE）增大，而平衡盘后空腔的压力几乎不变，故平衡压差增大，转子开始向吐出端移动，直至与轴向力平衡为止。反之亦然。

由于惯性作用，在轴向力与平衡力相等时，转子并不会立刻停止在平衡位置上，还会继续向左或向右移动，并逐渐往复衰减，直至到平衡位置停止。

另外，流体在进入叶轮后，流动方向由轴向转为径向，由于流动方向的改变，产生了动量的变化，导致流体对叶轮产生一个反冲力，该反冲力的方向与轴向力的方向相反。

平衡水压力升高的原因一般是多方面的。给水泵经过长时间运行后，平衡盘与平衡套的径向间隙S1、平衡盘和支承环的径向间隙S2会有变化，进而造成节流效果不好，进入平衡盘后腔室内的水压较高；或者平衡套的O型密封圈失效后，末级叶轮出口的高压水长时间冲击平衡套，造成平衡套的相对位移，进而造成平衡腔室的水压升高。

一旦平衡水压力较高时，就会对平衡水腔室前后的密封垫、密封面进行冲刷。时间久了就会影响给水泵的正常运行。

4检查处理情况

针对两台汽泵出现的问题，利用机组停运机会对汽泵后盖位置进行解体，发现后盖和泵体结合面冲刷严重，进一步印证了平衡水压力高是真实存在的。汽泵末级叶轮出口压力较高的给水泄漏至平衡水腔室，造成平衡水压力的升高。由于平衡水和汽泵进口相连，汽泵出口高压给水又流至进口位置，造成汽泵出力的降低。

继续解体汽泵平衡水装置，更换密封件，调整平衡盘及平衡套的配合间隙。对冲刷位置进行打磨后补焊，之后再对结合面进行整体研磨。研磨过程中要注意密封垫的配合间隙。研磨完成后装复汽泵后盖。

5小结

通过对汽泵后盖位置及平衡水装置的解体、检查，重新调整配合间隙，打磨、补焊、研磨后盖冲刷位置，解决了汽泵平衡水压力高的问题，进而解决了汽泵出力相对较低的状况。一方面消除了缺陷保证了设备的安全运行。另一方面维持汽泵的正常出力，降低了汽耗，保证了设备、机组的经济运行。

参考文献：

[1]黔北发电厂，Q/QBD104019-2016，300MW机组汽机检修规程[Z]

[2]沈阳水泵股份有限公司，汽动给水泵组技术文件[Z]

作者简介：

申小刚（1987-），男，助理工程师，从事汽机本体、辅机检修工作.