循环水泵断轴原因分析及防范

28江西电力第30卷 2006年 第3期文章编号:1006- -348X(2006)03 -28- -04循环水泵断轴原因分析及防范周加平(广州珠江电厂,广东广州511457)摘要:介绍广州珠江电厂8号循环水泵在运行中突然发生泵轴断裂的事故经过以及解体检查分析情况,找出导致泵轴断裂的主要原因是由于设备增容改造后材质强度未相应更改以及设备寿命周期控制不当，造成泵轴及法兰螺栓疲劳断裂;加上设备保护逻辑不全,又扩大了断轴的影响。通过对事故的分析处理,有针对性地提出了循环水泵类重要辅机的事故防范措施。关键词:循环水泵;泵轴;疲劳断裂;防范措施中圈分类号:TK288文献标识码:BAbstract:This paper introduces No.8 circulation- water pump in GuangZhou peal river plant suddenly break out of theaxis during operation, which brings threatening to the steam turbine- generator through the disintegration check, ,indingout that causing the pump axis break out reason is the equipments increase capacity ,but the quality of strength is notchange and the equipments life span period control is not appropriate ,result in pumpaxis and flange-bolt fatiguebreak,and the equipments protect logic is not all ,extend inluence of break out of the axis fnally , aim at important, asistingmachine such a8 circulating -water pump bring up the prevention measure for accident.Key Words :circulation- water pump;pump axis ;fatigue break ;prevention measure0引言器循环冷却水压力快速下降,母管压力由102 kPa广州珠江电厂总装机容量为4台300 MW国产急降到14 kPa,主机真空也急剧下降,经运行人员引进型凝汽式汽轮发电机组。凝汽器采用开式循环检查,发现8号循环水泵的出口压力从140kPa下降冷却水系统，水源取自珠江人海口。凝汽器型号为到45 kPa、电流从145A下降到65 A,立即停运8N-15320型,凝汽器背压为6.37 kPa,水室工作压力号循环水泵，同时开启3、4号机组循环水联络门,调为0.245 MPa,循环水流量为36000 th,循环水母管整循环冷却水运行方式,快速减机组负荷至180 MW,压力100~110 kPa,4台机组共有8台循环水泵,均后主机真空逐步恢复。由于8号循环水泵突然出现为长沙工业泵总厂生产的1600HLB-16型立式混流故障,几乎造成机组低真空保护跳闸。泵。其中8号循环水泵及4号机组循环水系统如图8号循环水泵停运退出后,对该泵进行解体检1所示。修,发现水泵出水弯管下法兰整圈30个M30的联循环水泵规范为: .接螺栓背出水侧断裂16个,泵下轴在中导轴承下边型号1600HLB-16沿变径处彻底断裂,下导轴承的配合间隙超标,最大额定流量Q=19600 m2/h间隙达5.2 mm,其他部分检查正常。额定扬程H=16.77 m .2断轴原因分析转速n=370 r/min2.18号循环水泵下轴断裂原因配用电动机型号YL1250-16/2150-1根据循环水泵解体后,发现泵轴断裂部位为下1断轴经过.轴的中国煤化工变化到φ172 mm变2004年10月10日4:24,4号机组负荷230径部YHCNMHGMW,7、8号循环水泵运行，在运行中突然出现凝汽收稿日期2005-12-14作者简介:周加平(1974-),男,四川内江人,助理工程师,从事发电厂设备运行维护工作。江西电力第30卷2006年第3期29鱼1o民主益t因8$群A围18号循环水泵及 4号机组循环水系统部位和断口的断裂痕迹、条纹以及晶粒的大小、分布情况来看,认为泵轴断裂主要分为四个区域阶段,系先出现轴表面裂纹缺陷然后再向中心发展，最后剩约10%断面才一次彻底断裂,因此泵轴属于疲劳断裂,没有脆性断裂,基本判断为泵轴断裂存在一个过程,主要与设备寿命有关,而与临界振动等突发性因素无关。通过分析断裂部位和8号循环水泵运行工况以及曾经进行过叶轮增容改造等因素,认为造成泵轴断裂的原因如下:(1)8号循环水泵增容改造对泵轴寿命造成影图28 号循环水泵断轴截面响。8号循环水泵叶轮原出厂设计为半调的组合式叶轮,由于在轮毂与叶片的过渡处(叶片根部)个别存在微裂纹,而工作水质为海水,在受到海水侵蚀并且在运行中扩展,容易造成循环水泵损坏。同时电厂机组凝汽器冷却面积为15320 m2,与国内同类型机组相比存在设计偏小的问题。2002年电厂对8号循环水泵叶轮进行改造将叶轮由0P改为+30制造,将半调的组合式叶轮改为整式不锈钢叶轮(悬臂结构),改造后流量从19600 m/h增大到22000~23000 m?/h,使泵中国煤化工,运行中加大了泵YHCNM H G缩短。图38号循环水泵断轴侧面(2)查询8号循环水泵的设备维护记录,发现泵为此,组织制造厂家、广东电力试验研究所、电轴的材质为45号碳钢外焊接包不锈钢皮,而且在断厂金相室共同进行分析。从8号循环水泵轴断裂的轴之前该泵轴经过两次返修,运行时间超过机组两.30江西电力第30卷 2006年 第3 期个A级检修期(8年),中间未安排有针对性的寿命术改造，电厂组织制造厂设计人员对循环水泵叶轮改检查,因此，该泵的寿命管理存在控制不当。造后的轴向力和45号钢、1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti(3)泵轴断裂处两端分别为外包不锈钢皮和不材质的泵轴及其附属部件的强度进行设计核算。根锈钢轴套,如图2所示。两端形成大阳极,而中间45据核算结果，叶轮改造后泵轴如果采用1Cr18Ni9、号锻钢的泵轴成为小阴极,所以在断裂部位不但没0Cr18Ni12Mo2Ti材质,可不改变循环水泵各零部件有防腐作用而且还加速腐蚀。其次,分析循环水泵尺寸,而如果继续采用45号钢,则必须提高防腐手防腐状况得出,虽然目前设备采用刷防腐漆和牺牲段,否则影响泵轴寿命。因此电厂根据强度核算阳极的防腐手段基本能保证-一个大修期的要求,但.意见，对循环水泵泵轴进行了材质更换，采用通过查阅防腐检查记录，发现循环水泵内部外供电1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti材质泵轴。流保护系统的效果不是很理想,长期是12套系统中3.2加强设备寿命管理只有4套能正常运行，设备防腐不利也一-定程度加根据泵轴断裂的过程和原因分析以及循环水设速了泵轴老化。备的腐蚀情况,轴的断裂是一个过程,存在设备正常(4)从泵轴断裂发生的部位看,是处在泵轴变径运行的寿命问题，因此必须大力推行设备运行寿命或键槽等应力集中的部位,因此泵轴加工工艺存在管理和检修更换。根据该泵轴的材质和加工工艺(45一定的缺陷。号碳钢外焊接包不锈钢铁皮)以及该泵轴返修在两(5)查询以往循环水泵检修维护记录,发现由于次以上、运行时间超过机组两个A级检修期等情电厂循环水取水口位于珠海江人海口,水速减慢,存况，以后对使用超过8年和返修两次以上的泵轴必在一定的泥沙随水流进人叶轮腔室的情况,堆积泥须陆续进行更换并做好台帐记录，同时对法兰联轴沙的不平衡量也增加了对轴系的扭力,对泵轴的寿器等设备的螺栓、导流体以及易损件也要进行寿命命也带来--定的影响。管理,定期更换。2.28号循环水泵法兰螺栓断裂及其他缺陷原因3.3改进加工安装工艺对泵的解体检查还发现出水弯头下法兰螺栓断根据泵轴断裂部位为下轴的中导轴承下边由裂16支和下导轴承的配合间隙超标,分析认为是叶φ190 mm变化到φ172 mm变径部位，对新下轴要轮改造后,流量从19600 m2/h增大到22000~23000求中导轴承变径部位加大过渡角，提高加工工艺做m2/h,使原设计的螺栓强度和螺栓材质出现过负荷,到光滑过渡。由于泵轴材质进行了更换,因此对法兰再加上泵轴在出现裂纹过程的运行中产生缓慢甩的螺栓、螺帽材质也进行了相应更换,并且提高了新摆,逐步磨损下导轴承,最后造成泵轴断裂使出水弯材质螺栓、螺帽的热处理工艺标准和要求。管下法兰部分螺栓断裂。根据循环水泵叶轮运行中叶轮小室可能存在泥2.3造成机组循环水压急剧降低的原因沙堆积造成转子不平衡，对叶轮盖板的螺孔以及两根据对8号循环水泵解体检查的情况推断,当处气蚀孔进行点焊固定或修复，叶轮腔室排水孔焊泵下轴断裂后,电机仍然带着上轴空转,而下轴和叶死。轮下沉到叶轮室,因此电流从额定电流145A下降3.4定期对 循环水泵进行检查到空转电流65A;同时,按照原泵出口油动蝶阀设利用机组计划检修或公用系统、机组停运消缺计逻辑，因电机还处于运行状态,出口蝶阀始终保持的机会,对联轴节、各重要法兰、叶轮等进行定期和全开状态,从而使7号循环水泵和凝汽器的循环水不定期检查，要求一年至少对上述部件进行一次彻通过8号循环水泵出水管倒流到8号泵坑,使得机底的检查,并对检查的设备状态进行记录,存在缺陷组循环水压急剧降低报警,造成机组真空急剧下降,及时进行处理。此外利用检修机会,对叶轮盖板下的对机组正常运行带来极大威胁。腔室堆积沙进行彻底清理。3防范措施3.5加 强循环水泵运行监视针对8号循环水泵断轴的原因以及对机组运行中国煤化工,做好电流、出口压安全性带来的影响，根据广州珠江电厂开式循环水力、HCNMHG等参数的定期记录，系统的特点，,提出了以下的防范措施。尤其注意各参数随着运行时间的加长所发生的变化3.1对泵轴及其附件强度核算,改进材质情况。检修人员对循环水泵的上述参数必须定期记由于8号循环水泵曾进行过叶轮改型增容的技录在巡视表中,根据变化情况进行分析。运行人员及江西电力第30卷 2006年 第3期31时总结循环水泵故障处理的经验,完善事故处理措通过实施上述措施，珠江电厂8号循环水泵至施,组织有关人员进行学习、交流。今运行稳定,未发生类似断轴等异常情况;以上措施3.6完善 循环水泵保护功能在全厂循环水泵中推广,为机组的安全稳定运行发根据电厂现行循环水泵出口压力和循环水母管挥了较大的作用。压力的报警、保护情况,对所有的保护定值进行检查对于机组重要辅助设备，尤其是循环水泵这- -核对,保证报警、保护的正常投人。同时根据循环水类大型设备,必须加强设备的寿命管理。如果设备要泵的运行情况,对循环水泵保护功能进行了完善,增进行增容改造，必须要求制造厂和科研单位对设备加了电流和泵出口压力的报警和保护，电流小于不仅要进行静态载荷的设计核算，还要进行动态载130 A报警,电流小于100 A(同时取两个电流信号)荷 的试验核算,以确保设备在使用过程中的安全。且泵出口压力小于70 kPa时,适当延时后跳泵联关出口蝶阀,避免发生泵未启动、而由于出口蝶阀处于参考文献:开启状态造成返水,从而对机组安全运行带来的隐[1]齐复东,贾树木,马义伟.电站凝汽设备和冷却系统[M].北京:水利电力出版社, 1990.4结束语. (上接第12页)高压侧A侧(指的是二次侧)加入电流,即加入iX得到A相的比率制动式差动保护的动作特性曲线。由于装置软件对角度的调整作用,在通道监测界面表3某变压嚣A相比辜制动式差动保护动作特'性测试数据上可以看到A、C相都有电流显示。为了测量变压器A相差动保护的比率制动特性,需要同时在低压侧定值Kz=0.4Iq=1.5AIg=3.0A的A、C相加入制动电流,使C相的差动电流在制动变压器高压侧电流/A 0.63C0° 2.69C0° 4.23C0° 5.77C0°特性区内。假如只在A相加人i =4.63L 180°A的电流,变压器低压A相2.0∠180° 4.0L180° 6∠180° 8∠180°则装置根据(1)~(3)式计算出在A、C相的差动电流侧电逸/A C相0.5∠0° 2∠0° 3∠0° 5∠0°分别为:制动电流/A.04.06尚=4.63∠180*xai;=3.52∠0°A差动电流/A1.521.9562.7853.615i&2= 4.63∠180*xas =3.52∠180°A由于i%、i2>/l,I,=1.5 A ,A.C相的差动元件都5结束语将动作,使保护出口。为了仅让A相差动元件动作,本文介绍了微机保护对变压器差动保护中因变需要在低压侧(三角型侧)的C相加入幅值相当,相压器接线组别不同和各侧电流互感器变比不同而产位相反的制动电流。使C相的差动电流在制动区生的不平衡电流的处理方法和差动电流的计算方内。即:法。并以国电南自生产的DGT801系列发电机变压器微机保护为例，介绍了平衡系数的计算方法和检I&