600MW強制循環鍋爐爐水泵電機燒損原因分析及對策

董 超，王 盈

(1.貴州金元發電運營有限公司盤南分公司，貴州 盤縣 553505;2.黑龍江建筑職業技術學院，哈爾濱 150002)

1 問題的提出

某電廠600MW機組鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠生產的HG—2008/18.2—YM2型，亞臨界、一次中間再熱強制循環鍋爐。該鍋爐配置美國CE—KSB爐水循環泵3臺，單泵運行可滿足60%的額定負荷;兩臺泵運行即滿足100%的最大連續負荷。正常運行工況可3臺泵同時運行，所有循環泵停運時不允許鍋爐運行。由此可以看出，爐水循環泵是為了保證鍋爐水循環而設計的，其作用是強迫爐水循環，使整個鍋爐的循環動壓頭提高3～5倍，為大容量超高參數鍋爐確保良好的循環回路創造條件。

CE—KSB爐水循環泵的電動機與泵采用整軸連成一體，立式安裝。泵殼體、隔熱體和電動機組成一個受壓筒，所有內部構件都安裝在受壓筒里面，電動機組件與泵殼體用螺栓連接。在泵殼體與隔熱體之間填有撓性墊片，泵運轉時，泵殼體和電動機內均充滿高壓水，且該高壓水是連通的，泵內高溫介質由隔熱體與電機隔絕，推力盤兼有副葉輪，它的作用是促使電機內的高壓水經轉子和定子間的間隙循環從而冷卻電動機腔室，并潤滑導向軸承和推力軸承。該泵、電動機及冷卻水系統見圖1。

該電廠二期工程裝有2臺600MW強制循環鍋爐，共6臺爐水循環泵，相繼投產7年中先后共4次燒損3臺爐水循環泵電動機，其中1臺爐水泵電機燒損原因是爐水泵高壓冷卻水系統泄漏造成，另外兩臺爐水泵電機的定子絕緣值逐漸降低，直至燒損。下面就針對爐水泵電機以上兩種損壞原因加以分析:

2 爐水泵損壞原因分析與預防措施

2.1 爐水泵高壓冷卻水系統的泄漏

該廠利用停機期間，在爐水泵冷卻水管路附近加裝操作平臺，由于對爐水泵及其冷卻水系統的膨脹量考慮不足，致使在鍋爐啟動過程中，高壓冷卻水管路膨脹受阻而泄漏，同樣在安徽平圩發電公司也發生過6#濾網及33#壓力表泄漏，損壞爐水泵電機的事故。由于爐水泵高壓冷卻水回路與爐水壓力一致，高壓冷卻水系統泄漏后，會造成電動機腔室中的冷卻水壓力低于高壓爐水的壓力，使高溫爐水竄入電機內。我們知道:電機內介質溫度是保護電機正常運行的主要因素。試驗證明:爐水泵電機內監測水溫為65℃時，電機短時間運行其壽命不受影響。水溫85℃時，電機在短時間或長期運行時其壽命將縮短或損壞，所以該電機在運行規程中明確規定:電機腔室內水溫達56℃報警，60℃跳閘，因此330℃左右的爐水進入電機腔室后釀成該類事故是必然的。

為防止爐水泵高壓冷卻水系統的泄漏，應著重加強以下幾個方面的運行維護措施:

1)加強高壓冷卻水系統的監視，及時發現輕微的泄漏和電機腔室溫度的變化，為及時處理和消缺贏得時間。

2)嚴防6#濾網堵塞，9#閥未及時打開時，高壓冷卻水不能循環冷卻，而造成電機腔室溫度高，損壞電機。

3)爐水泵注水切換時，嚴防注水閥未關嚴、部分閥門該關閉而未關閉及逆止閥泄漏，使爐水倒流進入注水管道而損壞電機。

4)在停運凝結水、給水系統時要考慮爐水泵的注水水源切換問題，防止注水中斷導致電機腔室溫度急劇升高，損壞電機。

5)嚴防爐水泵的低壓冷卻水中斷及冷卻水量不足而引起隔熱體、高壓冷卻器溫度升高，從而導致爐水泵電機腔室溫度異常升高。

2.2 爐水泵電機的定子絕緣值逐漸降低導致的電機燒損

1996年該廠3#爐(1995年投產)3#爐水泵電機燒損，檢修時將3 kV電壓等級的爐水泵電機改為6 kV電壓等級，實際運行中該電機的絕緣值逐漸下降，并在1999年3#爐水泵電機再次燒損，考慮到電機絕緣值有不低于1 MΩ/kV的規定，于是再次將電機的電壓等級改回3 kV。

2001年該廠4#爐(1999年投產)2#爐水泵電機(6 kV電壓等級)同樣也是絕緣值逐漸下降，直至燒損。

從以上兩個電機損壞情況來看，電壓等級及絕緣要求值并非是造成電機損壞的直接原因，筆者認為有必要從該電機結構性能、運行維護管理方面入手分析。

我們先了解該濕式電機的結構性能:該電機定子繞組采用經輻射處理的聚乙烯絕緣材料，聚乙烯繞組線施加電壓時產生“小樹脂”的幾率，在具有一定導電率的水中成倍增加，試驗時用的污水(按一定配方配制)濃度增加，線圈壽命下降，因此水質對該濕式電機壽命影響很大，同時電機軸承采用水潤滑，若潤滑水中雜質顆粒直徑超過軸承水膜厚度，就會劃破水膜，使軸承承載力下降，加劇軸承磨損。電動機在實際應用時采用測量繞組絕緣電阻作為電機繞組壽命的評定，聚乙烯絕緣線圈的絕緣電阻降到1 MΩ時被認為是壽命終點，所以筆者認為以下兩個因素是引起爐水泵電機的定子絕緣值逐漸降低導致電機燒損的主要原因。

2.3 其它因素

2.3.1 水質因素

爐水泵在啟動前，為除去可能存在于管路、電機和泵體中的雜質和空氣，規程規定必須對高壓水管路和泵體進行注水和清洗。爐水泵從開始注水清洗到11#門出水水質合格大約需要2 h，由于注水清洗費時費力、影響啟機時間，加之管理監督不到位，爐水泵注水清洗操作基本被忽略。該廠600MW機組年利用小時數在2003年前不足4 500 h，因此在較長停機時間里，凝結水管道氧化腐蝕物會沉積在管道中，同時在停止爐水泵注水時，經常性不進行關閉 62#、18A#、18#、15#、23#門的操作，所以在啟動凝結水泵時，大量的雜質會很容易進入爐水泵電機腔室中，再加上不進行注水清洗操作，同時3#爐水循環泵的位置靠近注水母管，為雜質進入電機腔室而影響定子線圈絕緣埋下了重大隱患。

為降低注水水質因素的影響，應著重從以下幾個方面加以防范:

1)在62#門前加裝放水門，開啟62#門之前，先疏水，待水質合格后，再開啟62#門。

2)在規程中明確:停止爐水泵注水后，增加“必須關閉62#門”的規定。

3)加強運行人員責任心教育，認真嚴格執行運行規程的規定進行注水清洗工作。

4)加強管理，在沒有得到爐水泵注水清洗水質合格的報告單時，不得啟動爐水循環泵。

2.3.2 定子線圈允許溫度的影響

為使聚集在爐水泵高壓冷卻水系統中的空氣逸出，爐水泵啟動前需要點動3次，規程規定每次啟動運行5 s且每次啟動間隔15～20 min，由于這項操作完成后，馬上就進行點火吹掃，為急于搶時間，經常在間隔5 min左右后，管理人員就下令再次點動。我們知道:導體通過電流時，在不斷產生熱量的同時也不斷地向周圍介質散發熱量，當導體所產生的熱量與散發的熱量相等時，導體溫度必將會穩定到某一數值，這一溫度值定義為穩定溫度。如圖2所示，啟動3次后，爐水泵定子線圈溫度就會達到接近它的短路電流產生的熱量所對應的溫度θK，日積月累勢必會影響定子線圈的絕緣壽命，所以在任何情況下一定要杜絕違反規程規定的操作行為，保障設備安全、可靠地運行。

圖1 電動機及冷卻系統示意圖

圖2 短路電流產生的熱量所對應的溫度

以上這兩種“慢性病”在實際運行中短時間不易被察覺，出現的問題也不會立即顯現出來，只是造成潛在危害，所以在運行中應嚴格加以防范。