煤化工用锅炉给水泵的故障分析.docx

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1、煤化工用锅炉给水泵的故障分析【摘要】锅炉给水泵输送高温流体，运行容易出现故障。中天合创能源有限责任公司热电装置使用的给水泵出现超电流、汽蚀余量不达标及振动过大等现象，根据现场实际工艺要求进行整改，通过叶轮切割、更换诱导轮等一系列方法完成整改，故障得以排除，现场运行平稳，性能参数到达设计使用要求。【关键词】锅炉给水泵；故障；振动；整改一、前言中天合创公司的大型煤化工是国家“十二五新型煤化工示范项目，其热电装置5X490t/h的锅炉设置平台100%容量配备4台5#、6#、7#、8#锅炉定速给水泵，卧式9级双壳体式，配备三相异步电动机。二、给水泵故障该给水泵为9级双壳体离心泵，轴封采用机械密封，轴承

2、润滑采用外供强迫润滑；泵为中心线支撑，进出口均垂直向上，泵定子部分由吸入段、中段、排出段和导叶等组成，转子部分由诱导轮、叶轮、轴、机械密封、轴承和联轴器组件等组成，泵通过联轴器由电动机驱动，从电动机方向看为顺时针方向旋转。如图1所示。4台锅炉定速给水泵参数一样，互换性高，7#泵开车后发现效率和汽蚀余量没有到达用户要求，其余3台也出现了同样的问题：1电动机超电流。2泵汽蚀余量过高。3在原速运转经过中振动偏大。三、原因分析针对出现超电流、汽蚀余量过高、振动偏大的故障进行原因分析。1.电动机超电流现场测试流量到达403m3/h即额定流量590m3/h的68.31%、扬程1956m，电动机电流为264

3、A为额定值的100.4%，出现超电流现象。通过拆解分析，导致电动机超电流的主要原因如下。1叶轮直径设计偏大，扬程偏离额定点太大，超10%，造成轴功率偏大，这是电动机超电流的原因之一。2流体从泵进口流入，经叶轮、导叶，最后通过泵体流出的经过中，叶轮、导叶、泵体等铸造精度不高，流动阻力增大，损失增大，效率偏低，也会使电动机超电流。3经两次试验判定筒体排出室面积偏小，有阻水现象，流体经过排出室时不能光滑过渡，不符合逐步把动能转换为压力能的趋势。2.汽蚀余量过高从汽蚀试验数据来看泵汽蚀余量为12.6613.66m，从泵的性能曲线来看汽蚀余量在13m左右，而协议要求的泵汽蚀余量为7m，严重超标容易造成泵

4、汽蚀，进而引起泵的振动甚至停泵。影响泵汽蚀余量的因素主要有三个方面，诱导轮、装置汽蚀余量和叶轮进口几何形状。故障存在的原因之一是诱导轮的设计未到达工艺要求，原有的诱导轮外径223mm，在流量649m3/h时，诱导轮扬程为4m，汽蚀余量高，诱导轮的设计不达标；首级叶轮进口几何形状也是影响汽蚀余量过高的原因，检查发现叶轮进口面积偏小，增大进口流速，泵的汽蚀余量偏高，汽蚀性能下降；装置汽蚀余量也是影响泵汽蚀余量的主要因素，增加进口压力，增大装置汽蚀余量，改善汽蚀性能。3.振动偏大泵在运行经过中振动噪声明显，由于超电流致使泵不能在额定工况点下运行，流动不顺畅，产生流体激振力，引起泵的振动噪声；转子转动

5、时不平衡，也会引起振动；泵的汽蚀余量偏大，容易发生汽蚀，伴随着强烈的水击而产生振动和噪声；工装坐架固定泵不牢固，电动机与泵中心高偏差过大，举架过高，也是造成泵在运转经过中振动偏高的原因。三、处理对策针对电动机超电流、汽蚀不达标和振动偏高等问题，进行更换诱导轮、叶轮切割等一系列整改。1.电动机超电流的故障处理1次级叶轮切割原4台泵在装置现场均出现超电流现象，其原因是扬程偏高，轴功率偏大。首先对7#泵次级叶轮进行计算切割量，根据GB32162005（回转动力泵水力性能试验）标准的规定，当叶轮平均出口直径的切削量不超过5%时能够应用切割类似换算定律进行切割，设计点流量649m3/h时，扬程为1933

6、m，根据离心泵叶轮切割定律计算得出Dm=386mm，即水泵的叶轮由400mm切割至386mm，切割量为3.5%，小于5%，切割量符合国家GB3216标准中的要求。2筒体排出室切削筒体排出室的面积偏小。经计算得出给水泵末级导叶断面面积1030mm37mm=11100mm2，是出口面积的0.6倍。未切削前筒体断面面积为312mm25mm=8025mm2，是出口面积的0.5倍，不符合流道渐变趋势，阻碍流动。切削后筒体面积为16050mm2，是出口面积的0.75倍，符合流道渐变趋势。经计算筒体内径由645mm加工到695mm，进行出口内孔边缘打磨圆滑过渡，并进行水压试验，泵体强度完全知足现场实际运行要

7、求。3局部处理为了流体顺畅流动，对过流部件进行局部处理，对首级叶轮叶片进口边进行修尖处理，修正后叶片厚度2mm；对叶轮、导叶流道进行D级抛光处理。叶轮修整后与轴组装，重新做高速动平衡试验，按工艺要求平衡量10g，实际测量4g，知足工艺要求。2.汽蚀余量过高的故障处理给水泵技术协议要求汽蚀余量为7m，厂家实测为13.5m，需进行诱导轮更换和首级叶轮处理。1更换诱导轮经重新设计，诱导轮外径由f223mm增加到f225mm，更改后的诱导轮在设计流量649m3/h时，扬程为67m；增加给水泵首级叶轮入口压力23m，泵汽蚀余量在首级叶轮不变的情况下降低23m；即流量649m3/h时，汽蚀余量为910m。

8、检验诱导轮外圆及首级叶轮盖盘入口内径粗车预留余量5mm、符合工艺要求。对诱导轮进行调质处理、淬火加回火；HBW值检验，标准值180250HBW，实测值220HBW，符合制造厂热处理工艺要求。2调整首级叶轮如图4所示，首级叶轮进行调质处理、淬火加回火；首级叶轮直径不变，增大叶轮入口面积，入口直径由f223mm增至f235mm。入口面积增大后，流道过流面积趋势为进口部分凸起的曲线，符合汽蚀设计要求，加大入口直径后的汽蚀余量比更换诱导轮后减低34m，即流量649m3/h时，汽蚀余量为56m。3.振动偏大的故障处理根据GB295312013泵的振动测量与评价方法，该泵属于第类泵，试验测出的振动烈度为7

9、.1mm/s，振动级别在C级，振动符合国家标准。为了减少泵的振动和噪声，提高运行的安全性和稳定性，对泵进行下面处理。1通过修正后的转子部件动平衡试验能够有效降低泵的振动。2汽蚀性能的提高有效降低泵的振动和噪声。3用固定坐架安装固定给水泵；调整电动机与泵中心高的偏差。根据“做一次低负荷性能试验一次拆卸解体逐级拆卸叶片回装一次装配做2500kW全速试验根据两次试验结果分析确定故障原因排除故障二次拆卸解体叶片切削加工转子部件动/静平衡试验叶片逐级回装二次装配整机性能试验出厂的方法步骤进行整改，如图5所示，整改后进行试验。4台泵整改后进行试验，根据GB32162005泵的性能应在2980r/min下进行；试验介质为常温清水按GB32162005规定，泵机械密封冲洗水为自来水或工业水，开式试验台；进行运转试验、性能试验、振动测量和噪声测量，试验结果知足表1性能参数要求和现场使用要求。四、结语针对4台给水泵运行中出现的问题进行整改并试验，整改后的运行参数符合用户要求，振动和噪声明显减小，泵运行平稳，符合国家标准和用户使用要求。1通过切割叶轮和扩大筒体内径，并进行一系列的精细加工和试验，整改后的扬程、效率等参数达标，电动机不过载。2通过更换诱导轮和调整首级叶轮进口尺寸，汽蚀余量达6m，现场运行表明符合参数要求。3整改后进行转子部件动平衡试验，现场安装位置牢固到位，消除引起振动的因素。