低加疏水泵改造论文

3、4号机7号低加疏水泵改造

新疆华电红雁池发电有限责任公司扎永强

[摘要] #3、#4机#7低加疏水泵运行不稳定，极易发生故障。分析认为，泵实际设计参数过高，泵设计流量远远高于系统要求值，是根本原因。经过改造换型，问题得到彻底解决。

[关键字] 疏水泵、流量、扬程、汽蚀

1 运行情况

华电红雁池发电有限责任公司#3、#4机组200MW汽轮机#7低加各安装有两台疏水泵，一台运行，一台备用。主要作用是将#5、#6、#7低加疏水回收至凝结水总管。

低加疏水泵为上海某泵厂制造。型号：HPK-Y100-400，设计流量：240m3/h (最佳点)，设计扬程：218mH2O (最佳点)，转速：2900r/min，电机：160KW。分别于2003年9月、12月正式投入运行。

自机组调试开始，4台低加疏水泵运行就极不稳定，一直存在着泵体振动、噪音大、托架温度高、机械密封泄露、水泵及电机轴承易烧损等问题。甚至频繁发生断轴、叶轮碰摩等恶性故障。4台泵除泵壳没有更换过外，其余的全部零件如泵轴、叶轮、机械密封、轴承等全部都更换过。该泵存在着严重的质量问题，根本无法长期使用。

至2004年12月14日，在一年时间内，因低加疏水泵故障而停泵退出运行备用进行检修的次数为63次，发生断轴5次，更换泵轴5根，更换叶轮3个，更换机械密封11副，更换轴承41副。

另外，水泵运行效率极低，电流是#1、#2机的3倍。

2 原因分析

经过认真研究，分析原因如下：

2.1 泵实际设计参数与系统要求对比

2.1.1 #3、#4机组#7低加疏水流量计算：见表1

2.1.2 泵实际设计值与系统要求对比：见表2

2.2 原因分析

可以看出，水泵实际的最佳运行工况设计流量是240m3/h，是系统要求值66.5m3/h的3.6倍。一般水泵允许的最小流量为设计值的30%，此泵的最低流量在80m3/h 左右。在200MW时，疏水流量差不多才刚刚满足水泵的最小流量。而在低负荷时，疏水流量在20～40m3/h左右，远远低于水泵允许的最低流量。水泵在这样非常低的流量下工作，会发生汽蚀，长时间运行水泵必然会发生断轴损坏等事故，根本不能稳定工作。

由于泵设计参数严重偏离系统要求，虽然现场采取了切削叶轮等方法也无济于事。

因此，泵实际设计参数过高，泵设计流量远远高于系统要求值，根本无法满足18.1～83.8 m3/h 流量范围的运行要求。这是发生汽蚀、泵轴断裂等故障的根本原因。

表１

表２

2.3 原因分析

可以看出，水泵实际的最佳运行工况设计流量是240m3/h，是系统要求值66.5m3/h的3.6倍。一般水泵允许的最小流量为设计值的30%，此泵的最低流量在80m3/h 左右。在200MW时，疏水流量差不多才刚刚满足水泵的最小流量。而在低负荷时，疏水流量在20～40m3/h左右，远远低于水泵允许的最低流量。水泵在这样非常低的流量下工作，会发生汽蚀，长时间运行水泵必然会发生断轴损坏等事故，根本不能稳定工作。

由于泵设计参数严重偏离系统要求，虽然现场采取了切削叶轮等方法也无济于事。

因此，泵实际设计参数过高，泵设计流量远远高于系统要求值，根本无法满足18.1～83.8 m3/h 流量范围的运行要求。这是发生汽蚀、泵轴断裂等故障的根本原因。

3 疏水泵重新选型

根据以上分析，必须选择与实际运行参数相匹配的新泵进行更换，方能解决问题。

3.1 疏水泵设计参数的确定

我们对机组热力特性和运行数据进行了认真分析，重新确定了疏水泵选型参数（见表一）。3.1.1 泵最大流量工况

在机组VWO工况（调门全开工况，230MW）时，#7低加疏水流量为最大。此时，#7低加疏水流量为73.1t/h（113℃）。考虑10%裕量，最大工作流量选80.41t/h。

根据实际运行参数（200MW时凝结泵出口母管压力在1.6MPa左右），并综合考虑疏水泵出口管路、调节阀阻力及轴加、#8、#7低加阻力（3加热器总阻力在15m左右），泵最大流量对应的扬程定为185mH2O。

原设计疏水最大流量发生在75%THA工况，此时由于3段抽汽压力较低，高加疏水不能自流进除氧器，应自流至#5低加。此时高加疏水量加上低加疏水量为86.05t/h。而实际情况是，在100MW负荷时高加疏水已能自流入除氧器，100MW时高、低加（不含#8低加）疏水总量为55.08 t/h，小于VWO工况的疏水量。

3.1.2 泵最佳运行工况（最高效率点）

选择机组TRL铭牌工况（200MW）为疏水泵的最佳运行工况，此时疏水流量为63.71t/h，泵扬程＞180mH2O，水泵效率应为最大值。

3.1.3 泵最小流量工况

机组在最大抽汽（带厂用汽）工况时，#7低加疏水流量最小，为17.1t/h。

3.2 泵的选型参数：见表３

表３

3.3 泵型选择的注意事项

3.3.1 低加疏水泵入口压力很低，低负荷时为负压，疏水为饱和水，因此要求抗汽蚀性能良好。根据水泵、低加标高，确定泵在最大流量时，必须汽蚀余量要小于2.6m。

3.3.2 低加疏水泵具有低流量高扬程的特点，一般单级热水泵难以满足要求。应选择专门设计的用于低加疏水的泵型。

3.3.3 由于是供热机组，机组在最大抽汽（带厂用汽）工况时，#7低加疏水流量最小。泵最小流量应满足18.1 m3/h。在此流量下，要求泵能长期连续稳定运行。这一点在泵的选型设计中应特别注意。

3.3.4 流量范围大，应满足18.1—83.8m3/h。在该泵的选型设计中，应特别注意避免将泵的容量选的过大。

3.3.5 输送介质温度较高，66.8—113℃，水泵要按介质温度130℃设计。轴承、轴封均需设计冷却水室。

3.3.6 考虑到检修方便以及运行的稳定，不宜选择老泵的悬臂垂直剖分结构，应选择双支撑水平中开泵。轴封采用填料形式，不采用机械密封。

3.3.7 该泵在现场切削叶轮后，可以达到150NW-78×2泵的性能，以满足今后大量供热时泵长期在低流量运行的工况，即切削后泵性能达到如下值：

表4

4 实际选型结果

据了解，各水泵厂现有的标准泵型均无法满足以上要求，必须专门特别设计制做。

经过对各种泵型的反复对比，确定选择专门用于低加疏水的NW型泵。该泵为卧式水平中开结构，带诱导轮，两级叶轮，转子支撑在两个轴承中间。具有抗汽蚀性能好、流量范围大、检修方便的优点。

150NW-90×2型低加疏水泵流量过大，但通过重新设计叶轮，可满足要求。水泵其它零件不做改动，改造工作量最小。因此，要求制造厂以150NW-90×2型泵为原型泵，进行改型设计。

经过与水泵制造厂磋商，最终决定按以下参数供货。

表5 150NW-90×2G（改型）泵设计性能表

最低流量由于制造厂坚决表示无法满足，改为25 m3/h，可以满足100MW时26.34t/h及300t/h

抽汽146MW时27.77t/h的疏水量的工况。

水泵叶轮经切削后可以达到150NW-78×2泵的性能。首级叶轮直径需由264切削至254mm,次级叶轮直径需由272切削至257mm。

改型泵与原型泵、原安装泵差异见下表。

表6

5 改造效果

经过同制造厂反复谈判，制造厂同意免费更换4台水泵，同意根据水泵选型参数专门设计制造新水泵。新水泵出厂时全部进行了性能试验，流量、扬程、必须汽蚀余量均达到了设计值。水泵效率虽然未在原设计的最佳流量66.5m3/h时达到最大值，但也达到了58%的较高水平。

改造后泵的实际性能与原安装泵性能差异见下表。

表7 改造后泵实际性能与原安装泵性能差异

改造后泵与原安装泵H-Q性能曲线

可以看出改造后水泵性能与系统要求非常匹配，泵效率有大幅度的提高，轴功大幅下降。

2005年利用机组检修机会，陆续对#3、#4机4台低加疏水泵进行了换型更换。满负荷时，水泵运行参数与设计值基本一致，在各负荷下包括低负荷（100MW）时，水泵运行非常平稳。振动达到优良值，轴承温度正常，噪音大大降低，启动时不存在带不上负荷问题。同时水泵效率也大幅提高，满负荷时，电流由改造前的245A降至改造后的105A，为改造前的43%。

改造后经济效益非常可观。按机组年运行6000小时计算，改造后低加疏水泵较改造前每台机组每年少耗电量41.4万kWh。按0.252元/kWh的上网电价计算，每年每台机在少耗电的同时，对外多发电折合10.4万元，两台机为20.8万元。由于改造后水泵可以保证正常稳定运行，疏水直接打至凝结水母管回收，对热经济的影响尚没有计算。

首台泵改造后已运行有1年以上，一直运行平稳，没有发生过缺陷。实际运行效果表明，本次改造，不但彻底解决了疏水泵不能正常稳定运行的问题，而且经济性很好，完全达到了改造目标。