1 000 MW机组汽动给水泵组启动卡涩分析与预防

马 记，迟 警

（华电莱州发电有限公司，山东 烟台 261441）

0 引言

作为火力发电厂的重要辅机，单台100%BMCR（Boiler Maximum Continuous Rating， 简称 BMCR）容量给水泵可满足锅炉最大连续蒸发量下的给水流量，且节能效果明显，已成为目前国内外新投产机组的一种装配趋势。但因不可替代性，其能否安全稳定运行将直接影响到整台机组的稳定性。据统计汽动给水泵组启动期间发生的故障60%以上都是由于转动部件卡涩造成的[1]。因此，分析汽动给水泵启动期间卡涩的原因以及采取的应对措施已成为火力发电企业的当务之急。

针对100%BMCR容量汽动给水泵组容量更大、汽轮机间隙更小、汽轮机转子较长、给水泵动静间隙更小等特点，本文从盘车系统、给水泵汽轮机以及给水泵和前置泵入手，总结出了一系列防范该类汽动给水泵组在调试以及正常运行期间卡涩的措施，并通过某电厂二期两台1 000 MW机组进行了有效验证。

1 汽动给水泵组卡涩分析

某电厂二期工程100%BMCR汽动给水泵组的装配形式为前置泵与主泵同轴且共用一台给水泵汽轮机驱动。该给水泵汽轮机组本体系统如图1所示。

1.1 盘车系统故障分析

盘车系统主要由电机、联轴器、啮合机构、限位机构等构成[2]。该电厂二期工程汽动给水泵组盘车系统电机功率55 kW，额定电流111 A，汽轮机盘车转速 100 r／min。

盘车电机是否发生故障可通过观察盘车电机是否超流、电流是否波动以及盘车转速是否稳定来判断，并且当润滑油量太少或者轴承损坏时都会出现异常的振动和运行噪音[3]。

图1 给水泵汽轮机组本体系统图

盘车装置停运期间安全销插入，因其气动管路漏气、安全销电磁阀损坏等原因会导致盘车启动时安全销无法拔出。

啮合装置磁性开关损坏或者位置松动、限位开关位置松动、盘车未自动啮合灯亮起等问题会造成盘车装置无法啮合。

变频器故障、同时选择了两种控制模式、电磁阀手动按钮没有复位等原因会造成盘车控制柜故障灯亮起。

盘车供气压力值不满足要求时会造成盘车无动作或者启动一下就脱开。

1.2 给水泵汽轮机卡涩分析

该电厂100%BMCR容量汽动给水泵组的汽轮机为单缸、反动式2×9压力级双流结构，转子两支撑轴承距离 4 100 mm，转子总长 5 100 mm，总重12 t。转子静态挠度最大处0.07 mm。压力级隔板汽封间隙标准为0.7～3 mm，间隙最小处于端部汽封，其值为0.05 mm。

1.2.1 给水泵汽轮机轴承损坏

汽动给水泵组运行期间应始终保持给水泵汽轮机两端排汽压力以及轴封压力、温度在正常范围内，若真空、轴封参数在给水泵汽轮机停运或启动期间偏离正常值会造成轴承吸入冷气或者蒸汽外漏等现象发生，从而产生较大热应力损坏汽轮机轴承。启停过程中供汽管道疏水暖管不充分易造成给水泵汽轮机内部发生水冲击损坏轴承及叶片。正常运行期间若给水泵汽轮机轴承振动、轴瓦温度长时间异常也会造成轴承弯曲[4-5]。

1.2.2 汽缸内部动静发生碰磨

正常运行时给水泵汽轮机内部死角处易积存杂质，当给水泵汽轮机盘车停运时，由于汽流扰动杂质会进入汽封齿[6]。该电厂给水泵汽轮机隔板汽封采用刚性镶嵌的汽封齿，无背弧及弹簧片，不具备退让功能。端部汽封为蜂窝汽封，具备退让功能，因此当杂质进入隔板汽封齿尖处，投运盘车时可能造成转子和汽封碰磨卡涩。给水泵汽轮机隔板金属内部存在残余应力，机组停运后由热态到冷态的过程中，金属隔板会发生一定程度的变形，汽封间隙偏移，可能造成汽封齿与转子发生碰磨。排汽缸温度升高，会使低压缸轴封热变形增大，易使汽轮机洼窝中心发生偏移，导致振动增大或者动静之间摩擦增大，严重时易造成低压缸轴封损坏。

1.3 给水泵和前置泵卡涩分析

该电厂采用 HPT500－505－5s／33 型给水泵和HZB402－720型前置泵。泵轴卡涩主要与芯包动静间隙发生变化、进入泵体水质较差、工艺与施工质量不合格等原因有关[7]。

1.3.1 芯包动静间隙变小

为了提高汽动给水泵组的运行效率，给水泵芯包动静间隙一般都设计得较小，间隙变化时容易引起动静碰磨[8]。超超临界机组的给水泵动静间隙较小，其值一般为0.4 mm，杂质颗粒容易卡在这些间隙中。汽动给水泵启动前需低速盘车暖机，更易造成泵芯间隙堵塞。当给水泵上下筒体温差较大时会造成筒体膨胀不均，导致芯包动静间隙大小不一，从而造成泵轴卡涩。

1.3.2 进入泵体水质较差

调试期间由于凝结水系统管路庞大、复杂，清洗后进行管路改接可能会留有死角或是残渣，造成水质较差。盘车转速较低使得泵内的通流量很小不能带走泵内杂质，杂质随着泵内给水的低速流通进入到芯包的动静结合处，从而造成泵轴卡涩。

2 预防汽动给水泵组卡涩的措施

2.1 防止盘车系统故障措施

盘车电机一般采用半自动、全自动的方式启动。启动后观察转速正常，启动电流及时返回，若电流长时间超流不返回正常值或者是振动、噪音较大，应及时紧急停运盘车电机，防止电机损坏。

为防止盘车电机启动期间发生故障，启动前应检查盘车装置安全销的气动管路无漏气、安全销电磁阀无损坏，防止盘车启动时安全销无法拔出；检查啮合装置磁性开关无损坏或者松动，若盘车未自动啮合灯亮起可按下盘车控制柜上的急停按钮复位程序，再次啮合；检查启动模式选择为半自动或全自动，不可同时选择两种控制模式；检查盘车供气压力在0.4～0.5 MPa，防止盘车无法启动或者启动一下就脱开。

2.2 防止给水泵汽轮机卡涩措施

根据该电厂二期两台机组调试期间的经验总结出防止给水泵汽轮机卡涩的措施，并在后续多次机组启停以及正常运行期间进行实施，杜绝了给水泵汽轮机的卡涩情况，预防效果显著。

2.2.1 防止给水泵汽轮机轴承损坏的措施

给水泵汽轮机运行中轴封温度控制在240～350℃，停运投盘车时缸内温度下降，应相对降低轴封母管温度以保证轴封温度与轴承、缸体的温度相匹配，减少轴承各部金属热应力。

做好给水泵汽轮机轴封以及真空系统停运过程中冷空气进入缸内的应对措施，停运轴封后盘车应持续运行3～4 h，以免造成金属轴承或者叶片应力变形。100%BMCR给水泵汽轮机转子相对较长，转子挠度较大，停盘车后每周应将转子转动180°以达到轴承上下受热均匀的效果。

2.2.2 防止汽缸内部动静发生碰磨的措施

泵组停运后应采取连续盘车直至调节级后温度降低至冷态温度，以防止调节级及其他各级叶片应力变化较大产生形变，影响动静间隙。

机组停运过程中防止给水泵汽轮机后缸喷水压力过低导致给水泵汽轮机排汽温度较高，应当控制排汽温度在报警值以下20～30℃，以防汽轮机洼窝中心发生偏移，导致轴承振动增大或者动静之间碰磨。

给水泵汽轮机及供汽管道检修时，必须做好清洁度控制。

2.3 防止给水泵和前置泵卡涩措施

2.3.1 防止芯包动静间隙不均

统计显示，90%的动静间隙不均造成泵体卡涩的事故都发生在给水泵启动或停运过程中，这期间应严格控制好相关参数。

给水泵泵体注水前就应保证密封水投运正常，注水时保持除氧器温度与给水泵筒体温度一致，手动微开汽动泵前置泵入口电动门注水，加强给水泵上下筒体温差的监视，温差应始终控制在8℃以内。放气门见连续水流后才可投入电动盘车，严禁手动低速盘车。尽量缩短轴封投入到给水泵汽轮机冲转的时间，从而控制给水泵汽轮机转子在轴封处的热弯程度，以改善冲转时轴系振动情况，盘车时间应不小于2 h。冲转后尽快将转速升至低速暖机转速，暖机时间不低于30 min，待各个轴承振动稳定后直接提速越过共振区至高速暖机转速。在给水泵进行暖机时方可逐步投入除氧器加热至锅炉上水温度，保持除氧器温升率不高于1.5℃／min，给水泵上下筒体温升率不高于0.5℃／min，以减少筒体金属应力。

汽动给水泵停运后，需要将其隔离放水进行保养。为了防止放水后轴封余热加热筒体，汽动泵上下筒体温降率不大于0.5℃／min，筒体温度降低到低于冷态温度10℃以上才允许汽动泵消压放水。为防止芯包以及上下筒体冷却不均，严禁上下筒体温度在热应力变化较大的温度范围（60～120℃）之间放水。

2.3.2 把控进入泵体水质

调试初期凝结水管路、给水管路应严格进行碱洗、钝化，确保消除管路在制造、运输、安装过程中产生的油污、焊渣、氧化皮和腐蚀产物，并在金属表面形成良好的保护膜。机组启动前应对凝结水系统进行全面的水冲洗，当除氧器入口水中铁离子Fe＋＜500 μg／L 时进行凝结水循环冲洗，凝结水精处理装置投运； 当除氧器出口水中 Fe＋＜200 μg／L时打开汽动泵前置泵入口门向前置泵及汽动泵注水，通过给水泵本体、出口管道、中间抽头疏水等位置放水，以冲洗汽动泵。泵组运行过程中应监视好汽动泵前置泵、汽动泵入口滤网差压以及各个轴承振动，实时监控滤网的清洁程度，滤网差压过大应立即打闸以免设备损坏。

3 结语

防止超超临界机组汽动给水泵组泵轴抱死的关键是防止给水泵汽轮机轴承损坏、动静碰磨以及给水泵芯包动静间隙不均等现象发生，并应该严格把控调试期间凝结水、给水系统的水质。本文分析了汽动给水泵组卡涩的原因，针对某电厂1 000 MW二次再热机组制定了相应的防止汽动给水泵组泵轴卡涩的措施，实现了给水泵组在调试及正常运行期间未出现异常的目标，保证了两台机组顺利投产，为后续其他单位100%BMCR容量给水泵组的调试、安全稳定运行提供了经验。