H PT300-340-6S型給水泵密封水系統(tǒng)優(yōu)化

曹琦，吳秋榮

（中國華電集團(tuán)公司吳江熱電，江蘇 蘇州 215000）

1 設(shè)備情況

1.1 給水泵

HPT300-340-6s/27A型給水泵是Sulzer技術(shù)生產(chǎn)的水平、多級(jí)、筒式殼體、并具有整抽式芯包設(shè)計(jì)的離心泵。

筒體由鍛造加工而成，以中心線方式安裝，并具有導(dǎo)向系統(tǒng)以便于各方向的對正。該設(shè)計(jì)可確保與底板安裝牢固，并可允許泵在各個(gè)方向的自由熱膨脹。

大端蓋由與筒體材料相同的鍛件加工而成，通過纏繞墊片及成型密封墊實(shí)現(xiàn)高壓密封。端蓋螺栓由液壓張緊裝置拆卸，可最大限度地縮短拆卸時(shí)間，精確設(shè)置螺栓拉伸負(fù)荷，并可測量螺栓拉伸量。

芯包組件包括所有的旋轉(zhuǎn)部件、導(dǎo)葉、內(nèi)泵殼、軸承和所有磨損部件。該設(shè)計(jì)可使部件的更換既快速又方便，大大地縮短了維護(hù)所需的停機(jī)時(shí)間。

內(nèi)泵殼由單獨(dú)的螺栓聯(lián)結(jié)在一起，避免了長螺栓聯(lián)結(jié)引起的振動(dòng)問題。內(nèi)泵殼間的密封是通過精確加工的金屬表面之間的金屬對金屬密封實(shí)現(xiàn)的，最終，密封金屬面通過作用在末級(jí)內(nèi)泵殼上的水壓力緊貼在一起。

對于泵軸，較大的徑長比（直徑和軸承跨距）使得軸具有非常大的剛度。軸上沒有螺紋，從而消除了應(yīng)力集中和軸的變形。

軸套通過緊力套裝在軸上。用空氣間隙作為隔熱措施，軸套可以沿軸向自由膨脹。該設(shè)計(jì)可將瞬態(tài)和熱備用條件下軸的變形降低到最小程度。

葉輪由精密鑄造而成。葉輪與軸的套裝設(shè)計(jì)可保證在最嚴(yán)重的瞬態(tài)變化過程中的對中和密封。雙鍵確保了扭矩的傳遞，葉輪卡環(huán)吸收軸向推力。

導(dǎo)葉由精密鑄造而成，確保尺寸符合要求。

泵的水力平衡裝置為平衡鼓，平衡鼓吸收了由旋轉(zhuǎn)組件產(chǎn)生的大部分軸向推力；推力軸承吸收剩余的軸向推力。

給水泵軸端密封采用迷宮型密封，來自冷凝水泵的凝結(jié)水在壓力水，經(jīng)過注入密封蓋外側(cè)板中。

給水泵迷宮密封系統(tǒng)是通過間隙節(jié)流減壓的密封。密封水泄漏水溫度是采用通過調(diào)節(jié)注入密封水的壓力(水量)方式來控制的，對于注入用密封水必須采用冷凝水，而且為保證泵不產(chǎn)生卡澀，務(wù)必盡可能靠近泵組部位的注水管路中設(shè)置精細(xì)的濾網(wǎng)，而這種濾網(wǎng)裝置應(yīng)經(jīng)常維持在潔凈狀態(tài)下。

給水泵在規(guī)定的小流量值以下運(yùn)行，必須走再循環(huán)，再循環(huán)閥門的開啟信號(hào)一般取自前置泵出口至給水泵進(jìn)口連接管上的流量測量裝置[1]。

再循環(huán)閥應(yīng)能在流量小于270t/h自動(dòng)打開，流量大于600t/h時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。

1.2 凝結(jié)水泵

10LDTNB-5PJE型凝結(jié)水泵是立式多級(jí)筒袋型離心泵，進(jìn)水管位于泵筒體上，在基礎(chǔ)之下；出水管位于吐出座上，與進(jìn)水管呈180°水平布置（可按15°的整數(shù)倍任意變位）。泵的首級(jí)葉輪為雙吸形式，次級(jí)葉輪與末級(jí)葉輪通用，為單吸形式。首級(jí)導(dǎo)流殼為螺旋殼，次級(jí)殼為碗形殼；泵內(nèi)有多處導(dǎo)軸承用來作為徑向支承，泵轉(zhuǎn)子軸向負(fù)荷由泵本身平衡，平衡方式采用平衡鼓和一對推力球軸承聯(lián)合結(jié)構(gòu)；軸封采用機(jī)械密封；泵轉(zhuǎn)子軸系含兩根軸，軸間聯(lián)接為卡環(huán)筒式聯(lián)軸器，泵與電機(jī)之間采用彈性柱銷聯(lián)軸器聯(lián)接。電機(jī)采用變頻控制。

2 工作原理

660MW機(jī)組凝泵來的壓力水經(jīng)調(diào)節(jié)閥后注入給水泵內(nèi)的軸套與襯套之間密封，一部分流量在軸套與襯套內(nèi)與來自泵內(nèi)的給水混合后流向前置泵進(jìn)口進(jìn)行卸荷，另一部分外泄漏經(jīng)“U”形管水封入凝汽器。密封水調(diào)節(jié)閥的操作信號(hào)來自注入水與回水(入凝汽器)溫差。密封水量：正常：6m3/h；最大：10m3/h。

3 設(shè)備現(xiàn)狀

目前主要存在的問題是機(jī)組低負(fù)荷時(shí)由于凝泵采用變頻控制，最低壓力可降到1.29MPa，轉(zhuǎn)速900r/min，給水泵采用迷宮型密封，其密封水水源取自凝結(jié)水用戶母管，當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷時(shí)凝泵出口壓力下降，與除氧器的壓差發(fā)生波動(dòng)，從而造成給水泵軸封經(jīng)常噴水，造成給泵潤滑油含有大量水分，經(jīng)常濾油。為保證機(jī)組低負(fù)荷時(shí)給水泵密封水壓力，凝泵出口壓力與除氧器壓力之差必須保證在100kPa，凝泵變頻控制的節(jié)能效果得不到很好的體現(xiàn)[2]。

2009年9月給水泵3A發(fā)生觀水窗有機(jī)玻璃全部沖掉的事故，帶壓高溫汽水從該處大量涌出。打開給水泵#4瓦檢查，發(fā)現(xiàn)銅質(zhì)擋水圈破損。經(jīng)分析，是由于凝泵變頻與工頻交替運(yùn)行，擋水圈處壓力頻繁變化，造成擋水圈破損。

4 原因分析及對策

機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是變壓運(yùn)行的，即凝結(jié)水泵采用變頻控制，以達(dá)到節(jié)能的目的。由于給水泵采用反螺旋密封，其密封水水源取自凝結(jié)水用戶母管，反螺旋密封采用差壓調(diào)節(jié)控制，即密封水調(diào)節(jié)閥根據(jù)給水泵工況的變化（轉(zhuǎn)速、除氧器壓力）來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)密封水差壓，差壓信號(hào)取自密封調(diào)節(jié)閥后（+）和密封卸荷水管（-），如密封水壓力能維持穩(wěn)定，則影響調(diào)節(jié)特性的只有卸荷水壓力的變化，而當(dāng)密封水母管壓力隨著凝泵出力的降低而下降，此時(shí)差壓信號(hào)正負(fù)端均發(fā)生偏移，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)特性已經(jīng)無法穩(wěn)定，而是出現(xiàn)大幅的晃動(dòng)無法維穩(wěn)，造成給水泵軸封噴水，這種現(xiàn)象尤其在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)反應(yīng)得較為突出。為了維持足夠的給水泵密封水，在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)，凝泵仍然需要保持高出力，凝泵變頻的節(jié)能效果受到極大影響。

針對上述問題，制定對策：

①提供單獨(dú)一路恒壓水源。

②在原密封水管路上加裝管道式增壓泵，以達(dá)到增壓效果。但壓力仍然會(huì)隨凝泵出口壓力發(fā)生變動(dòng)。

③在給水泵抽頭管處抽取水源，該水源高溫高壓，必須降壓、降溫后使用，且壓力隨機(jī)組負(fù)荷變化而波動(dòng)。

綜合分析，認(rèn)為提供單獨(dú)一路恒壓水源這一方案是最適合的。

5 改造方案

圖1 改造方案

如圖1所示，改造方案為制作一集水箱，并安裝兩臺(tái)離心水泵，通過水泵將集水箱內(nèi)凝結(jié)水進(jìn)行升壓后接入給泵密封水總管，原密封水取水管保留增加隔絕閥以備不時(shí)之需。

集水箱水源共布置兩路，第一路從凝結(jié)水用戶母管處就近抽頭作為主水源，第二路從凝結(jié)水補(bǔ)水管取水作為備用水源。主水源由氣控調(diào)節(jié)閥組進(jìn)行調(diào)節(jié)進(jìn)水量，調(diào)節(jié)信號(hào)取自水箱頂部導(dǎo)波雷達(dá)信號(hào)，同時(shí)氣控調(diào)節(jié)閥設(shè)置一電磁旁路閥（電動(dòng)旁路閥）以作低水位保護(hù)，備用水源則采取電動(dòng)閘閥型式，作為機(jī)組啟停前注水使用。集水箱設(shè)置頂部溢流口和底部放水閥以及就地水位計(jì)。

改造后，給泵密封水供水方式將采用定壓運(yùn)行方式，不受機(jī)組凝泵變頻凝結(jié)水壓力波動(dòng)的影響，密封水泵將采用一用一備的工作型式，密封水集水箱水位由氣控調(diào)節(jié)閥控制保持穩(wěn)定，高水位保護(hù)由集水箱頂部溢流口保證，低水位保護(hù)則由旁路電動(dòng)閥或電磁閥來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場水位由磁翻牌水位計(jì)顯示。

6 結(jié)語

通過給水泵密封水系統(tǒng)優(yōu)化改造，保證了給水泵密封水壓力穩(wěn)定，確保給水泵軸封的良好密封效果。同時(shí)，凝泵的變頻使用可以不受給水泵密封水的制約，在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)，凝結(jié)水壓力可大幅下降，從而達(dá)到良好的節(jié)能效果。