鍋爐給水泵故障原因分析

衛(wèi)立楷， 張紀(jì)紅， 李立建

(河南豫光鋅業(yè)有限公司， 河南 濟源 459000)

0 前言

某有色金屬冶煉公司鋅冶煉109 m2沸騰焙燒爐系統(tǒng)，該系統(tǒng)配套30 t、4.0 MPa余熱鍋爐一臺，該余熱鍋爐為強制循環(huán)鍋爐，供水采用兩臺多級給水泵，把鍋爐用除鹽水從除氧器內(nèi)打到余熱鍋爐汽包內(nèi)，然后由強制循環(huán)泵將除鹽水在鍋爐內(nèi)循環(huán)。該公司在系統(tǒng)裝備升級過程中，對故障率高的給水泵進(jìn)行裝備升級，更換了一臺新給水泵(更換廠家)。安裝試運行，發(fā)現(xiàn)給水泵進(jìn)口壓力波動較大，泵運行電流也存在波動，且泵進(jìn)口有疑似氣蝕的異響，泵的實際運行狀態(tài)已經(jīng)影響到系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。針對給水泵出現(xiàn)的故障，從系統(tǒng)給水工藝參數(shù)、泵進(jìn)出口管系、泵本體檢查、進(jìn)口裝置氣蝕余量計算檢測等方式，來查找故障根源，徹底解決給水泵故障，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

1 鍋爐給水泵技術(shù)參數(shù)及進(jìn)口裝置參數(shù)

泵進(jìn)口管系設(shè)置情況

給水泵供水水源由一臺大氣式熱力常壓除氧器提供，除氧器中心液位至給水泵進(jìn)口中心高度為9.5 m。除鹽水溫度：101～105 ℃。供水管徑：DN125，管路中有90°彎頭7個，DN125截至閥2臺，Y型過濾器1臺，泵進(jìn)口為DN80。

表1 鍋爐給水泵技術(shù)參數(shù)及進(jìn)口裝置參數(shù)

配置電機功率：132 kW

2 鍋爐給水泵的故障現(xiàn)象

本次新采購給水泵配置了Y型過濾器，設(shè)備安裝后，調(diào)試運行，出現(xiàn)泵進(jìn)口壓力波動較大，平衡管壓力波動大，泵進(jìn)口有水抽空的異響。

現(xiàn)在將新采購給水泵與原使用給水泵運行情況統(tǒng)計如表1所示。

3 故障原因分析與排查

3.1 泵進(jìn)口管系堵塞檢查

新泵安裝是在系統(tǒng)大修期間安裝的，大修期間我廠安排對除氧器進(jìn)行檢查維護，對除氧器內(nèi)部絲網(wǎng)及箱體進(jìn)行檢查清理，同時因為新泵進(jìn)出口尺寸與原進(jìn)出口管道不符，對管道進(jìn)行改造。根據(jù)故障現(xiàn)象，初步判斷疑似泵進(jìn)口有堵塞，因此對大修期間施工檢查項目進(jìn)行檢查確認(rèn)是否有堵塞：(1)打開除氧器集水槽人孔進(jìn)行檢查，未見排水口處有堵塞；(2)對除氧器至泵進(jìn)口管道檢查，并未見管道有堵塞情況。(3)檢查管系上的閥門未出現(xiàn)有開關(guān)不到位現(xiàn)象，閥門排水順暢，因此排除進(jìn)水裝置有堵塞情況。

表2 鍋爐給水泵運行參數(shù)對比表

3.2 泵進(jìn)口管系阻力檢查

給水泵進(jìn)口壓力偏低，并有較大波動。經(jīng)過進(jìn)一步核算設(shè)備相對位置高差，及實際檢測泵入口水壓，懷疑廠家新配置的過濾器阻力較大。我們現(xiàn)場對過濾器進(jìn)行拆解檢查，對比新舊過濾器，廠家提供的過濾器與我廠原使用的過濾器結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在差別。新采購泵廠家提供的過濾器設(shè)計不合理：新配置過濾器濾筒直徑相對過濾器主管直徑小的多，致使水在經(jīng)過濾筒時出現(xiàn)截流現(xiàn)象，造成阻力增大，同時在濾筒入口處原使用的過濾器為流線性設(shè)計，阻力較小。新舊過濾器對比可知，新過濾器阻力要大于舊過濾器。

圖1 原泵進(jìn)口過濾器

圖2 廠家提供的過濾器

因此將新過濾器拆除，暫用直管替代，具備條件后，泵啟動調(diào)試，給水泵進(jìn)口壓力波動略有減小，泵進(jìn)口有水抽空的異響聲音略降低，但泵的故障情況未見明顯好轉(zhuǎn)。

3.3 泵現(xiàn)場運行狀態(tài)檢測分析

新采購泵經(jīng)廠家現(xiàn)場查看運行情況后，認(rèn)為目前泵的運行狀態(tài)仍具備正常運行條件，決定讓泵在工位繼續(xù)運行，要求操作人員加強設(shè)備巡檢。泵在工位正常運行了兩個月，期間泵的運行情況故障現(xiàn)象未見異常惡化或好轉(zhuǎn)，但泵的運行電流由230 A逐漸增大至240～250 A，運行兩個月后，突然出現(xiàn)流量降低，電流過大，隨即跳閘。倒運后檢查發(fā)現(xiàn)泵的竄動量為7.5 mm，泵的要求工作竄動量不大于4.5 mm,同時對泵軸活動間隙用百分表檢測：傳動端間隙為0.7 mm，非傳動端為0.25 mm，要求上下間隙≥0.6 mm。隨對泵體進(jìn)行解體檢查：(1)發(fā)現(xiàn)平衡盤磨損嚴(yán)重, (2)對泵體解體后發(fā)現(xiàn)首級葉輪有氣蝕的麻點，(3)葉輪口環(huán)有磨損。根據(jù)內(nèi)部磨損及現(xiàn)場出現(xiàn)的故障，疑似泵體出現(xiàn)氣蝕。

3.4 泵的氣蝕原因分析排查

氣蝕余量分為有效氣蝕余量和必須氣蝕余量，有效氣蝕余量是指泵在吸入口處，單位重量液體所具有的高于氣化壓力Pv的富余能量，用NPSHa表示。必須氣蝕余量是由泵吸入口到達(dá)壓力最低處的壓力降值，用NPSHr表示，有效氣蝕余量由裝置系統(tǒng)決定，與泵本身無關(guān)，而必須氣蝕余量由泵本身的性能決定。為保證泵不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，要求NPSHa大于NPSHr，并且要超過0.3 m。

至鬻熊知道，而文王諮詢，馀文遺事，錄為《鬻子》。子自肇始，莫先于茲。及伯陽識禮，而仲尼訪問，爰序道德，以冠百氏。然則鬻惟文友，李實孔師，圣賢并世，而經(jīng)子異流矣。[注]范文瀾：《文心雕龍注》，第308頁。

新采購泵與原使用泵對比：新采購給水泵必需氣蝕余量為6.5 m，原使用泵汽蝕余量為2.5 m，兩泵必須汽蝕余量相差較大。結(jié)合泵出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，懷疑泵有氣蝕現(xiàn)象。重新核算泵的氣蝕情況。

取泵正運行時，入口裝置的運行參數(shù)：

除氧器(除鹽水)溫度：103.5 ℃，壓力30.4 kPa，除氧器液位至泵進(jìn)口高度為9.5 m，泵進(jìn)口壓力為0.09 MPa。因泵入口壓力為表顯壓力，存在誤差，采用校正好的壓力變送器對運行泵的和備用泵的入口進(jìn)行測量，測量值均為0.09 MPa。

按照理論計算：

裝置有效氣蝕余量：

(NPSH)a=Hst-Pv+P

式中Hst—為泵進(jìn)口重力壓頭；

Pv—103.5℃飽和蒸汽對應(yīng)的壓力；

由此可知：NPSHa=Hst-Pv+P=0.09-0.118+0.101=0.073 MPa=7.3 m

泵的必須氣蝕余量NPSHr=6.5 m

裝置有效氣蝕余量NPSHa>泵的必需氣蝕余量NPSHr,而且相差超過1 m。理論上不存在氣蝕現(xiàn)象。

結(jié)合廠家技術(shù)人員，對泵返廠做性能測試，重點測試泵的必須氣蝕余量。經(jīng)對泵體必須氣蝕余量進(jìn)行測試，測試結(jié)果為7.33 m，所以可知造成泵體出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象的原因為：泵體的實際必須氣蝕余量NPSHr>泵裝置入口的有效氣蝕余量NPSHa。

3.5 采取措施

(1)泵廠家對泵進(jìn)行改造，降低泵的必須氣蝕余量，保證氣蝕余量NPSHr<6.5 m。

(2)在廠家改造期間，給水泵使用要求：除鹽水溫度保持低于102 ℃，盡量提高除氧器壓力。

4 結(jié)語

給水泵作為鍋爐運行的重要輔機，在設(shè)備選型時一定要提供準(zhǔn)確的設(shè)備參數(shù)，如除氧器高度、壓力，除鹽水溫度等，同時對泵廠家提供的必須氣蝕余量進(jìn)行理論計算核實，避免因為選型不對造成設(shè)備無法正常運行。