某核電廠消防噴淋穩(wěn)壓泵電流超標(biāo)故障處理

吳敏　吳艷輝

摘 要：本文中的設(shè)備為某核電廠廠前區(qū)和電廠配套設(shè)施消防系統(tǒng)消防噴淋穩(wěn)壓泵，為立式多級離心泵結(jié)構(gòu)，執(zhí)行消防噴淋系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定作用，為持續(xù)在線設(shè)備。文中消防噴淋穩(wěn)壓泵在執(zhí)行日常維護(hù)時測量出運行電流超過額定電流標(biāo)準(zhǔn)值的缺陷。本文通過記述對設(shè)備的解體和對零部件的檢查發(fā)現(xiàn)泵體缺陷，就此次故障的處理分析過程和處理方法做出論述。

關(guān)鍵詞：立式多級離心泵；電流超標(biāo)；檢修

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.070

1 概述

廠前區(qū)和電廠配套設(shè)施消防系統(tǒng)承擔(dān)廠區(qū)多個辦公樓、生產(chǎn)廠房和廠區(qū)消防栓用水，所以廠前區(qū)和電廠配套設(shè)施消防系統(tǒng)的穩(wěn)定性關(guān)系到全廠的消防安全。消防噴淋穩(wěn)壓泵設(shè)有A、B兩列，單列100%容量，一用一備。

該泵屬于GDL 型多級管道離心泵，共十級葉輪，型號為25GDL-4-11*10，流量4m?/h，揚程110m，電機(jī)功率4kW，電機(jī)電流8.2A，額定轉(zhuǎn)速2900r/min，采用立式節(jié)段式不銹鋼殼體結(jié)構(gòu)，軸封采用機(jī)械密封。聯(lián)軸器采用夾殼聯(lián)軸器。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

此泵為水平進(jìn)出口設(shè)計，進(jìn)出口管道在同一高度。此立式泵的首級葉輪位于下端，流體經(jīng)過十級增壓后進(jìn)入第十級導(dǎo)流體，經(jīng)導(dǎo)流體導(dǎo)流后流體流入外筒體，由底部出口法蘭流出。轉(zhuǎn)子兩端采用銅質(zhì)滑動軸承，提供徑向定位，由流體介質(zhì)來提供潤滑和冷卻。各級葉輪的周向定位和力矩傳遞依靠葉輪鍵，軸向定位采用的是定位套。

消防噴淋穩(wěn)壓泵A在運行過程中出現(xiàn)故障，控制盤柜故障燈亮，設(shè)備停運。測量發(fā)現(xiàn)電動機(jī)帶載電流9.2A，超過電機(jī)的額定電流規(guī)定的8.2A。

2 處理過程

消防噴淋穩(wěn)壓泵A在運行過程中出現(xiàn)故障停運，解體檢查。采集修復(fù)后的消防噴淋穩(wěn)壓泵A的性能數(shù)據(jù)，與設(shè)備出廠數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。

2.1 解體檢查

2.1.1 解體發(fā)現(xiàn)的問題

解體后發(fā)現(xiàn)水力部件整體銹蝕嚴(yán)重，有大量銹渣留存在泵體中，部件存在缺損、變形的現(xiàn)象。具體如下：（1）鎖母腐蝕嚴(yán)重，已不具備鎖緊功能；（2）第10級葉輪和導(dǎo)流體碰磨；（3）各級葉輪定位套腐蝕嚴(yán)重，個別定位套已不具備葉輪軸向定位作用；（4）各級葉輪鍵銹蝕嚴(yán)重，個別失去定位和傳遞扭矩作用；（5）泵轉(zhuǎn)子總竄不滿足廠家技術(shù)要求（廠家標(biāo)準(zhǔn)為4.7mm，實際值為2.8mm）。

2.1.2 處理措施

維修人員采取了以下處理措施：

（1）重新測繪加工葉輪鎖緊螺母進(jìn)行裝配；（2）葉輪存在銹蝕和磨損，進(jìn)行清理后回裝；（3） 更換新葉輪鍵；（4） 對泵體內(nèi)其他銹蝕的零部件進(jìn)行清理打磨；（5）采用逐級裝配、逐級測量加工定位軸套的方式，采用了尺寸接近的成型不銹鋼管進(jìn)行截取，外徑比原軸套略大。原軸套外徑25.14mm，配裝的第三、四、六、七、九級軸套外徑28.76mm。

轉(zhuǎn)子總竄量最終調(diào)整后的數(shù)據(jù)為4.6mm，調(diào)整轉(zhuǎn)子提升量，取動靜部件互不碰磨的位置，確定為2.3mm。

同時測量出各級葉輪口環(huán)、輪轂與靜葉的配合間隙。數(shù)據(jù)如下：

2.2 試驗數(shù)據(jù)及分析

2.2.1泵的性能數(shù)據(jù)

為驗證檢修后的泵的性能參數(shù)，特進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集。泵出廠數(shù)據(jù)如下：

泵的出廠性能曲線如下：

將修復(fù)的A泵回裝到系統(tǒng)中進(jìn)行性能試驗數(shù)據(jù)采集，并將記錄數(shù)據(jù)整理如下：

2.2.2 數(shù)據(jù)分析

以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行算，對消防噴淋穩(wěn)壓泵的實測數(shù)據(jù)和銘牌進(jìn)行對比：

由表中數(shù)據(jù)可以看出，消防噴淋穩(wěn)壓泵的性能已經(jīng)偏離原設(shè)計要求，揚程下降、功率上升、效率大幅下降，此為引起電流超過額定電流的原因。

2.3 故障原因分析

結(jié)合解體檢查情況過電流問題原因分析如下：

（1）葉輪前后口環(huán)間隙超標(biāo)。口環(huán)間隙密封主要作用是限制高壓液體向葉輪進(jìn)口前或葉輪中心的低壓區(qū)泄漏。密封效果主要取決于口環(huán)間隙和間隙長度。密封長度主要受限于泵的尺寸結(jié)構(gòu)，所以對泵口環(huán)處泄漏量的影響主要集中在間隙大小上。離心泵葉輪口環(huán)間隙不僅產(chǎn)生容積損失，還改變離心泵的內(nèi)部流態(tài)，從而對離心泵的外特性產(chǎn)生重要影響。

消防噴淋穩(wěn)壓泵為低比轉(zhuǎn)速多級離心泵，共10 級葉輪，特點為揚程高流量低。目前除第1 級葉輪前口環(huán)外，其余前、后口環(huán)間隙均超過修換間隙，間隙值過大，多級疊加后出現(xiàn)乘積式效應(yīng)，導(dǎo)致多級離心泵對于口環(huán)間隙過大引起特性改變較為明顯。

前后口環(huán)間隙同時超過修換間隙且多級口環(huán)間隙超過極限間隙，導(dǎo)致設(shè)計工況點的揚程下降較多；由于噴淋穩(wěn)壓泵的特性曲線較為平穩(wěn)，揚程下降導(dǎo)致泵的特性曲線下移，同揚程下，流量降低就會異常明顯；泵在同揚程下的出力就會明顯不足。

前后口環(huán)間隙超標(biāo)對電流偏高為主要貢獻(xiàn)。

（2）級間定位套外徑尺寸偏大。級間定位套外徑尺寸偏大，造成葉輪吸入口流通截面積減少，限制流體的流入，對流量產(chǎn)生影響。同時增大流通阻力，增大功率，對電流偏高為次要貢獻(xiàn)。

鑒于泵體各處水利部件超標(biāo)過多，修復(fù)成本過高，建議更換整泵處理。

3 結(jié)論

文中所述消防噴淋穩(wěn)壓泵的故障現(xiàn)象為電流超額定電流，經(jīng)過解體檢查與實驗數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，是由于葉輪口環(huán)、輪轂間隙超標(biāo)造成的容積損失過大，且多級疊加后會出現(xiàn)乘積式效應(yīng)，導(dǎo)致多級離心泵對于口環(huán)間隙過大引起特性改變較為明顯。

由于噴淋穩(wěn)壓泵的特性曲線較為平穩(wěn)，揚程下降導(dǎo)致泵的特性曲線下移，同揚程下，流量降低就會異常明顯，泵在同揚程下的出力就會明顯不足也在實測數(shù)據(jù)中得到驗證。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁周，黃志堅.工業(yè)泵常見故障及維修技巧[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2]魏龍，陶林?jǐn)X.泵維修手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.