大型電廠循環(huán)水泵的技術(shù)改造

       一、前言
       國投北部灣發(fā)電有限公司（以下簡稱北海電廠）是中國國投集團(tuán)公司在廣西北海興建的一座大型海岸燃煤火力發(fā)電廠。兩臺320MW汽輪發(fā)電機(jī)始建于2003年，1#機(jī)組于2004年11月投產(chǎn)發(fā)電，2#機(jī)組于2005年3月投產(chǎn)發(fā)電。兩臺機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)共配4臺1600KLA-16型立式、轉(zhuǎn)子可抽式斜流泵。四臺循環(huán)水泵的電廠內(nèi)部編號分別為1A、1B、2A、2B。按設(shè)計(jì)，四臺循環(huán)水泵為汽輪發(fā)電機(jī)組提供冷卻水源。熱季（4～11月）四臺循泵同時(shí)運(yùn)行，能滿足兩臺汽輪發(fā)電機(jī)組的冷卻需要；冷季（12～3月）三臺循環(huán)水泵同時(shí)運(yùn)行，能滿足兩臺汽輪發(fā)電機(jī)組的冷卻需要。
       1600KLA-16型泵主要由泵殼體部件和可抽部件組成。泵殼體部件由吸入喇叭口、外接管、安裝墊板、泵支承板、吐出彎管組成�？沙槌霾考�由葉輪室、葉輪、導(dǎo)葉體、主軸、潤滑內(nèi)接管、軸承支架、套筒聯(lián)軸器、泵聯(lián)軸器、電動機(jī)聯(lián)軸器、賽龍導(dǎo)軸承、軸套、泵蓋、導(dǎo)流片等組成�？沙椴考�中葉輪、主軸、軸套、聯(lián)軸器是旋轉(zhuǎn)零件。
泵體主要零部件材質(zhì)見表1，泵機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)見表2。
       
       北海電廠4臺循環(huán)水泵自2005年投產(chǎn)運(yùn)行以來，循環(huán)水泵運(yùn)行不穩(wěn)定，振動超標(biāo)是主要問題，進(jìn)行了多次檢修和調(diào)整，但循環(huán)水泵運(yùn)行振動超標(biāo)始終沒有解決，成為電廠安全運(yùn)行生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)，需要對循環(huán)水泵進(jìn)行大的技術(shù)改造。
       改造后需達(dá)到以下目的：
       1、不改變原泵的基礎(chǔ)、聯(lián)接管路、配套電動機(jī)。
       2、延長泵的大修周期，由原來的2年增加到4年。
       3、消除水力不平衡等原因引起的轉(zhuǎn)動部件晃動、出力不足、效率低下等異常缺陷，改造后電動機(jī)振動要求＜0.04mm，泵體振動＜0.03mm。
       二、現(xiàn)存缺陷
       通過對北海電廠循環(huán)水泵房運(yùn)行現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查，并和北海電廠循環(huán)水泵運(yùn)行、維修人員座談，得知循環(huán)水泵每次維修后兩年內(nèi)，循環(huán)水泵運(yùn)行出力正常，兩年后逐步出現(xiàn)泵機(jī)組振動增加、聲音異常現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)此種現(xiàn)象，就要對泵進(jìn)行維修。而每次維修檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)：導(dǎo)葉體部位的賽龍導(dǎo)軸承、軸套磨損嚴(yán)重，賽龍導(dǎo)軸承表面有龜裂現(xiàn)象，葉輪外緣磨損，葉輪室也有磨損現(xiàn)象，導(dǎo)葉體材質(zhì)出現(xiàn)碳化現(xiàn)象。
       北海電廠循環(huán)水泵制造主要使用HT200Ni2Cr合金鑄鐵、07Cr17Ni12Mo2奧氏體不銹鋼。非加工表面涂以耐海水腐蝕的保護(hù)漆，循環(huán)水泵檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，保護(hù)漆表面完好，沒有腐蝕現(xiàn)象，但有些加工表面卻腐蝕嚴(yán)重，配合表面間隙加大，嚴(yán)重影響循環(huán)水泵安裝精度。
       循環(huán)水泵配套電動機(jī)冷、熱季運(yùn)行時(shí)，電流變化不大，達(dá)不到預(yù)期的低電流目的。
       三、缺陷原因
       從1600KLA-16型泵結(jié)構(gòu)圖上得知，該循環(huán)水泵軸有3段，共布置4個(gè)賽龍導(dǎo)軸承，葉輪上端的賽龍導(dǎo)軸承離上一個(gè)賽龍導(dǎo)軸承的間距較遠(yuǎn)。在正常情況下，循環(huán)水泵運(yùn)行產(chǎn)生的振動主要是葉輪轉(zhuǎn)動引起的，所以葉輪上部這個(gè)賽龍導(dǎo)軸承負(fù)載最大，磨損最嚴(yán)重。
       北海電廠地處北回歸線以南，一年四季海水溫度較高，所以海生物繁殖較快，而且海水中含砂也較多，顆粒硬度高，這些因素也加劇軸套與導(dǎo)軸承之間的磨損。
       1600KLA-16型泵是雙基礎(chǔ)安裝結(jié)構(gòu)泵組，從泵進(jìn)水喇叭口到電動機(jī)頂部有19m多，從泵基礎(chǔ)到進(jìn)水喇叭口有11m長，而這一細(xì)長部分是懸掛在泵基礎(chǔ)之下，中間沒有支撐，所以穩(wěn)定性較差，容易引發(fā)循環(huán)水泵運(yùn)行振動。
       HT200Ni2Cr合金鑄鐵是一種經(jīng)濟(jì)的耐海水材料。但此種合金鑄鐵使用時(shí)有個(gè)特點(diǎn)，即合金鑄鐵的鑄造表面耐海水腐蝕能力較強(qiáng)，但加工表面耐海水腐蝕能力卻較差。因?yàn)殍T鐵加工表面有很多碳顆粒，這些顆粒在海水中能加快金屬材料的表面腐蝕。如果加工配合表面是兩種性質(zhì)差別較大的材料，如合金鑄鐵與奧氏體不銹鋼之間的配合面，就更容易發(fā)生海水腐蝕破壞。因?yàn)楹Ｋ�是電解液，而兩種不同性質(zhì)的金屬材料，它們各自的電位不同，電位不同就有電位差，這微小的電位差在電解液中就形成微電流，這就形成了海水對金屬材料危害很大的一種電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。循環(huán)水泵配合表面腐蝕以后，定位誤差加大，定位誤差增加到一定程度后，循環(huán)水泵運(yùn)行的振動也增加，導(dǎo)致軸套與導(dǎo)軸承之間磨損加快，而軸套與導(dǎo)軸承的磨損又加大了循環(huán)水泵的運(yùn)行間隙，這樣又引發(fā)循環(huán)水泵的更大振動，造成循環(huán)水泵停工檢修。
       1600KLA-16型泵是參照國內(nèi)20世紀(jì)80年代普遍采用的ML350-500水力模型設(shè)計(jì)的，各種性能指標(biāo)一般，流量－效率曲線狹窄，流量－揚(yáng)程曲線陡降，在北海電廠循環(huán)水系統(tǒng)中使用有些局限性。
       四、改進(jìn)措施
       循環(huán)水泵葉輪部位的賽龍導(dǎo)軸承和軸套負(fù)載大，容易發(fā)生磨損破壞，要降低此賽龍導(dǎo)軸承和軸套的磨損，應(yīng)在此賽龍導(dǎo)軸承不遠(yuǎn)處即導(dǎo)葉體上部再設(shè)置一個(gè)賽龍導(dǎo)軸承，分擔(dān)下賽龍導(dǎo)軸承負(fù)載，延長賽龍導(dǎo)軸承的使用壽命。
       循環(huán)水泵細(xì)長的泵體懸掛在泵基礎(chǔ)之下，循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)極容易發(fā)生泵體左右晃動現(xiàn)象，為了增加泵體的穩(wěn)定性可在泵體的下部加設(shè)一徑向支撐，限制循環(huán)水泵運(yùn)行的擺動，降低循環(huán)水泵運(yùn)行振動值。
       合金鑄鐵與奧氏體不銹鋼之間因電位不同，在海水中容易產(chǎn)生電位腐蝕，解決這一問題的辦法就是在這兩種材料的配合面加一層絕緣材料，阻止它們之間的電流流動。具體方法是在導(dǎo)葉體與外接管的配合面、在兩軸承支架與外接管的配合面加襯一層丁腈橡膠，加襯橡膠后，再按原尺寸進(jìn)行機(jī)加工，保證原零部件之間的聯(lián)接精度。
       水力模型和生產(chǎn)產(chǎn)品的開發(fā)和優(yōu)化。首先對現(xiàn)有的水力模型進(jìn)行匯編，篩選出好的水力模型，用CFX軟件對該模型泵內(nèi)水流全過程進(jìn)行分析總結(jié)，測算出泵內(nèi)流場速度、壓力分布及變化，根據(jù)每組變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，找出不合規(guī)律的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)完成后，再用CFX軟件分析修改，然后交付生產(chǎn)進(jìn)行模型制作驗(yàn)證，得到更好的水力模型。SM350-550型模型泵就是用這種方法研制出來的，其測試數(shù)據(jù)見表3，換算至北海電廠循環(huán)水泵性能見表4。
       
       用SM350-550型模型泵改造后，泵體尺寸與原1600KLA-16型泵可以相配。泵的外殼可以不用修改，而且導(dǎo)葉體將用奧氏體不銹鋼焊接，又解決了原導(dǎo)葉體在海水中出現(xiàn)碳化的缺陷。
       五、結(jié)語
       國投北部灣發(fā)電有限公司主循水泵通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)，選用新的材質(zhì)，使用最先進(jìn)的水力模型，配以先進(jìn)的加工裝備及加工工藝保障，可以減小振動，延長大修期，降低維護(hù)成本，增大出力，提高效率。