元宝山发电厂循环泵振动分析及处理

学术论文 2018-02-09 11:04:36
    0 引言
    元宝山发电有限责任公司4号机组(600MW)A、B循环泵为长沙水泵厂生产的立式斜流泵,型号:72LKXA-23;流量:30600立方米/小时;扬程:23米水柱;效率:87.5%;功率:2191.8kW;转速:425转/分。4号机组A、B循环水泵自机组正式并网发电以来,在循环泵运行中存在振动偏大缺陷,设备运行不稳定多次出现重大缺陷。
    1 循环泵计算分析
    4号机组A、B循环泵运行期间出现过几次重大缺陷,一直没有解决的是泵体振动,泵运行过程中间歇性异音,基础漏泄。分解前电机震动最大值:2.1mm/s,泵体最大振动值:3.4mm/s,严重影响机组安全稳定运行。为解决振动问题对A循环泵解体大修,检查发现导叶体等部件损坏,将导叶体、叶轮、叶轮室、主轴返长沙水泵厂检修处理。A循环泵处理期间,循环泵进口段内壁(口环位附近)有两处穿透性损坏,A、B导轴承磨损,轴套与导轴承间隙为1.0mm,下导连接螺栓断裂,导轴承端面连接螺栓丝孔损坏,导轴承脱落、损坏,导叶体导轴承镶嵌部位磨损严重,与导轴承配合间隙前端超出标准尺寸7mm、后端超出标准尺寸2mm。更换导轴承,对导叶体导轴承镶嵌部位进行整圈对焊车削至标准尺寸并校核同心度;对端面丝孔补焊,重新换向钻孔、攻丝并将连接螺栓全部更换耐腐蚀的不锈钢螺栓。进口端磨损主要因为叶轮在设计过程中有三处平衡筋板,叶轮在旋转过程中平衡筋板相当与三片小叶片,同时循环水中含有少量泥沙,小叶片将含有泥沙的循环水打到导叶体进口端内壁,长时间运行导致内壁磨损(表1)。
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    采取的措施为:将导流筋板割除,对叶轮进行动平衡试验。振动情况稍有缓解,但是振动值仍然不在理想的范围。原有循环泵振动原因分析:虽然经过对#4机组A循环泵进行改造性大修,泵振动由原来的3.4mm/s下降为2.8mm/s,基础漏泄情况得到解决,但振动仍然偏大。综合以上改造以及检修情况,发现泵叶轮以及吸入喇叭口有汽蚀现象,初步判断循环泵在运行中出现了汽蚀现象。
    由于循环泵的设计需要达到近90%的效率还要防止汽蚀的发生,所以循环泵的汽蚀比转速也就是800~1100左右。依据理论和经验,效率在上述范围的泵,其设计汽蚀比转数能达1000就应是综合性能较好的泵[1]。
    4號机组循环泵正常运行淹没水位一般在6.0m左右,可以看出,泵在单泵运行时已经处于汽蚀的边缘,而在两泵并联运行时则发生了相当程度的汽蚀,所以振动会增大。可以得出,4号机组循环泵振动原因应该是循环泵效率低,水量偏离设计值较大,装置汽蚀余量增大,造成了水泵长期处于汽蚀边缘引起振动。降低汽蚀发生的方法:兼顾效率和抗汽蚀性能的汽蚀比转速在800~1100r/min,所以靠改造叶轮的水力构造来增大汽蚀比转速,必须以损失效率作为代价。而叶轮改造涉及很多问题:如水力模型的重新计算和设计,循环水管路和流道是否更换,还受现行泵结构的限制[2]。这些因素都会对改造增加了难度、工期和成本。循环泵的机械和水力方面会影响泵的振动[3]。
    2 循环水泵技术改造
    2.1 循环水泵两泵并联
    循环水泵两泵并联运行的总流量约61200m3/h,对应的循环水系统阻力约为25.41m。(表2)
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    2.2 改造原电机为双速电机
    近年来,随着低速高效双速电机技术的不断发展,双速电机技术在能源领域的应用越来越广泛。该项技术在循环水系统的应用,既能提高循环水流量,增加机组的循环热效率,又能降低循环泵的辅机单耗。随着电机速度的下降,就需要选择水泵的工作部能够达到要求。(表3)
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    2.3 改造水力部件
    随着电机速度的下降,就需要选择水泵的工作部能够达到要求。提出对循环水泵的叶轮、导叶、吸入喇叭口等水力部件进行改造更换。水力摩擦阻力系数影响水力效率。而水力摩擦阻力系数是表面粗糙度的函数,表面粗糙度越小,水泵效率越高[4]。为保证改后泵高效运行,采用较大的蜗壳通流面积和叶轮出口宽度,拓宽高效区,且准确控制高效区段的性能参数与实际管道特性相吻合[5]。(表4)
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    2.4 循环泵改造后参数
    循环泵改造后,元宝山发电有限责任公司对循环泵各种运行方式进行了试验,循环泵改造后各种运行方式参数如表5。
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    表5可知:在循环泵改造后,循环泵运行参数良好,已经解决了循环泵振动大的缺陷。减少了设备损耗,延长使用寿命。
    3 结论
    通过对元宝山发电有限责任公司原有循环泵的计算,得出现有的两台循环水泵振动大的原因是由于原循环泵易发生汽蚀所致,改造之后循环泵振动有较大幅度的减小,可以有效提高循环泵运行的安全性。
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