多級離心泵平衡盤間隙與泵效率的研討

高華峰

摘 要：沙特阿美石油公司在吉贊經濟城新建的一個世界級規模的煉化能力為40萬桶/天的煉油廠，其配套的整體氣化聯合循環發電項目由中國電建集團旗下山東電建和電建核電共同執行其中的電力包，給整個煉化項目供電供汽并將多余電力上網外供。本文對其電站包鍋爐給水泵的效率及動靜間隙研討過程進行闡述。

關鍵詞：鍋爐給水泵;平衡盤間隙;水泵效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.004

0 前言

此項目發電包共包括了5套二拖一的燃氣/燃油聯合循環機組，總發電量3850MW，同時給其他包供應蒸汽。主機及其附屬系統為西門子供貨，鍋爐給水泵是由荷蘭泵廠福斯供貨。共20臺電動鍋爐給水泵，電機頻率60Hz，泵額定轉速3582RPM，泵名牌功率4150KW，泵額定狀態效率（水泵出廠試驗時候冷效率）要求最低80.6%。

1 對此泵間隙和效率進行研討的背景原因

此泵供貨方荷蘭福斯一直以來是世界知名水泵制造商，對此類大型多級離心泵的生產制造是阿美短名單里為數不多的世界知名廠商之一。福斯在項目投標時對其水泵效率等性能指標的質保也是提出了很高的標準，甚至于福斯向承包商和業主承諾可以在適當低于合同標準要求的平衡盤間隙情況下，滿足標準要求的其他各項性能指標。承包商和業主帶條件接受了廠家的正式變更，后續依據獲批的圖紙和技術資料生產，出廠試驗驗收的時候泵各項性能參數確實滿足合同、標準要求。但在任意拆檢一臺檢查動靜部分接觸、摩擦情況時發現轉子平衡盤部位有少量輕微的劃痕，最深的劃痕深度為0.081毫米，最長的劃痕為15毫米。工廠福斯澄清按照工廠標準文件是可接受的，但是承包商和業主不能接受動靜部分之間有接觸、摩擦，而且泵平衡盤處間隙小于標準API中規定的最小間隙0.021英寸。泵被承包商和業主拒收。

2 研討、改造

承包商中國電建集團山東電力建設有限公司吉贊項目部牽頭業主和工廠對此進行研討，進而改造，以獲得業主的最終接受。API 610中對泵平衡盤間隙要求是最低0.021英寸（0.53毫米），廠家福斯最初設計最小處為0.016英寸（0.41毫米）。對于平衡盤間隙違反標準，業主、承包商下發的NCR不符合項供貨商給出的答復是保證最后交付滿足實際使用并符合各項檢查指標的水泵，并且延長質保。業主、承包商帶意見接受，其意見就是泵出廠試驗后需拆檢至少一臺檢查軸承及平衡盤處動靜間隙，保證沒有任何接觸、摩擦。經試轉后拆檢檢查0.016英寸的間隙業主阿美并不要求必須擴大，業主所要求的兩點一是必須滿足效率值，二是不能有動靜接觸摩擦。如果僅僅是擴大平衡盤間隙達到標準要求且無動靜間接觸、摩擦，則泵效率會相應降低，以至于低于合同保證的最低值82.4%（折算后的熱效率保證值），如此一來承包商、工廠將面臨業主的高額罰款。

承包商牽頭業主和供貨商多次討論，供貨商對平衡盤間隙在0.016英寸和0.021英寸之間多次取值，經過反復的改造、試驗，都無法同時兼顧滿足間隙和效率的要求。最后工廠提出一種非傳統的新方案（見圖1）。

平衡盤的表面不采用直線而是通過三道間隔線，將平衡盤表面在軸向上隔離出A、B、C、D四個區域，在各個區域分別采取不同間隙，易于接觸摩擦的部位采取較大間隙，其他區域在滿足無摩擦的前提下盡量采用較小的間隙。四個區域的間隙維持在0.016英寸到0.021英寸之間。其原理和迷宮式密封相似，既保證了動靜間必要的間隙，又能限流以保證效率值。

3 試驗驗證

經以上所述方案對平衡盤套進行相關改造復裝后進行額定轉速機械測試，時間為1小時，記錄各項參數。試驗完成后拆開檢查平衡盤位置相關動靜部件接觸、摩擦情況，未發現任何擦痕（每次試驗前都是更換新的平衡盤套，以方便清晰的檢查每次試轉后的接觸摩擦情況）。而且效率不但滿足合同要求82.4%的熱效率，還有超出，后期20臺全部試驗完成平均達到約83.8%的熱效率。經過此方案的改造和試驗驗證，既保證了效率又滿足動靜無任何接觸摩擦，因0.016-0.021英寸的間隙仍然小于API 610中規定的最小值（0.021英寸），廠家額外延長了幾年的質保最終獲得了承包商也業主的認可。

4 結語

沙特阿美石油公司以高標準著稱，其阿美標準是在美標、歐標的基礎上再增加了一些額外要求;此項目實際上為發電項目，確完全執行的石化標準，更大大增加了執行難度。荷蘭福斯本身是世界上類似大型水泵的一流制造企業，為了在激烈的市場競爭中中標自行提出了超高標準有所鋌而走險。

僅此一個標段給水泵有20臺，合同總額約一個億人民幣，若以此前低效率依照合同規定罰款15%，會是很大一筆費用。經各方努力最終保證了給水泵各項性能參數達標，滿足了業主要求。不但為相關泵制造廠挽回大部分經濟損失，很好的維持了在承包商和業主方面的信譽，也同時為工程單位處理類似事件積累了寶貴協調管理經驗，并且對此類大型多級水泵在效率和間隙的取舍研究上已趨于極致，極具參考借鑒價值。

參考文獻：

[1]ANSI/API STANDARD 610 ELEVENTH EDITION， SEPTEMBER 2010; ISO 13709：2009 （API標準2010版—簽署項目承包合同時所用版本）.

[2]沙特阿美石油公司.JIGCC 電站工藝流程要求.No.：A10-A-DOC-VE-726429_001.

[3]PERFORMANCE TEST PROCEDURE， REVISION.F，NOV 21 2016（水泵試驗程序，F版）.