沿海电厂循环水泵故障分析及处理

沿海电厂循环水泵故障分析及处理

杨海

神华（福州）罗源湾港电有限公司福建省福州市350512

摘要：随着技术的进步，发电厂的单机容量不断提升，并且自动化技术的引进令电厂发电机组的自动化水平也得到了提升，但是随之而来的是越来越重的检修维护任务。目前，很多发电厂水泵的检修工作仍旧采用定期大修的模式，致使循环水泵存在一定程度的失修问题以及过修问题，浪费了资源的同时，也给电厂的生产埋下了安全隐患。而采用由于状态检修的方式，不但能够有效提高水泵运行的稳定性和安全性，同时也降低了由于失修、过修而导致的损失，对提高发电厂生产质量和生产效率具有重要价值。

关键词：电厂；循环水泵；故障分析及处理

引言

不锈钢材质由于其具有良好的耐腐蚀性能和抗氧化性能，被广泛用于现代工业的各个领域，特别是在化工行业的冷却水系统及热交换系统中，不锈钢材质的换热器被大量使用。但人们经过长期的使用发现，虽然不锈钢耐均匀腐蚀性能较好，但容易发生局部腐蚀，例如点蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀等。点蚀亦称孔蚀，是不锈钢失效的主要形式之一，具有口小孔深的特点，孔口又常常被腐蚀产物覆盖，使其隐蔽不易被发现，严重时能导致设备穿孔。

1．故障原因分析

1.1原就地控制系统存在的问题

循环水泵及其出口蝶阀的热控和电气控制逻辑均为就地硬接线搭接而成(接线原理如图1所示),操作也为硬操作,与DCS系统没有任何联系,主要存在以下问题?(1)集控无法控制循环水泵及其出口蝶阀,缺少对循环水泵房设备参数的监视?(2)继电器硬触点易老化?松动,常出现触点接触不良而导致控制系统故障,且硬接线较多,故障查找困难?(3)循环水泵及出口蝶阀启停指令无三取二,可靠性低,易导致设备误动或拒动?(4)无故障历史记录,不利于事故原因查找和分析?(5)控制不完善,监视声光报警不明显?(6)单机运行时,在一机一泵运行方式下,一旦出现运行循环水泵跳闸,就需手动启动备用泵?而循环水泵岗位只有一名值班员,同时要负责综合泵房巡检及相关运行操作,如果在值班员进行现场巡检时跳泵,那么备用泵将无法及时启动,按常规循环水中断,影响机组凝汽器真空,甚至使机组在一分钟内因真空低至-76kPa而跳机?由此可知,在单机运行中应考虑设备的运行状态及运行需要,根据控制需要来选择控制方式,保证控制效率达到预期目标?

1.2CRF002PO跳闸

CRF泵可能的脱扣信号有：（1）循环水泵润滑油压力低（＜1.0barg）。（2）失去6.0kV电源。（3）启动7min内，连通阀关闭时对应通道的任一只虹吸破坏阀开启或连通阀开时任一通道的任一虹吸破坏阀开启。（4）启动7min后，连通阀关闭时对应通道的所有虹吸破坏阀都开启或连通阀开时任一通道的所有虹吸破坏阀都开启。（5）手动停运。另外，在循环水泵跳闸后的10min内不允许启泵，逻辑闭锁。按照正常的操作过程，汽机冲转不可能发生在CRF泵启动7min之内，所以第三个跳泵信号可以排除；手动停运信号也不在考虑范围内；目前机组运行时两条循环水管道间的联通阀保持关闭，所以在查找跳泵原因时应重点从以下三个信号查找：（1）润滑油压力低。（2）失去6.0kV电源：是整条母线失电还是开关柜电机保护动作需具体分析。（3）启动7min后，联通阀关闭时对应通道的所有虹吸破坏阀都开启。

1.3循环冷却水系统出现腐蚀

（1）点蚀：对于不锈钢的腐蚀而言，点蚀是有一种“蚕食”之感，而且发展迅速，不易提防。点蚀，顾名思义，就是一种典型的从一点点发展到大面积的腐蚀行为。其实，点蚀在发生之前就有预兆，不锈钢的表面氧化层会呈现不规则的凹陷，这需要仔细观察方能发现这种现象。这实际上就是发生点蚀的征兆，因为氧化膜遭到了破坏，也意味着金属表面不能再受到其保护。因此，点蚀就会产生，严重侵害着不锈钢的表面。由于这些微微凹陷很容易受到腐蚀物的浓度、温度等因素的影响，而且其发展速度极快，这样，点蚀就成为破坏力最强的腐蚀类型之一。（2）晶间腐蚀：晶间腐蚀也是一种非常严重的不锈钢腐蚀类型。产生晶间腐蚀的不锈钢会丧失其强度，给冷却水系统的安全带来了严重的影响。之所以会产恒晶间腐蚀，主要是因为不锈钢的中的铬的质量分数不达标，那么一旦有腐蚀物影响，缺乏铬的区域就会丧失抗腐蚀的性能。晶间腐蚀是一种典型的晶粒之间的腐蚀。在高温的影响下，不锈钢的晶粒内部中的铬会扩散，但是碳的扩散速度远大于铬的速度，这样碳在高温影响之下就会不断游离到晶粒的边界，与还未来得及“逃开”的铬发生化学反应。这就意味着晶粒边界的铬含量不断减少，当其含量低于标准值的时候就会形成缺乏铬的区域，由此就很容易受到腐蚀物的影响产生腐蚀。

2．循泵振动异常预防及处理措施

2.1内壳结构缺陷初步处理

加装导轴承支架顶块。导轴承支架与外筒体间隙配合，循泵运行期间受振动、腐蚀及磨损共同作用，配合间隙逐渐增大，从导轴承支架接触情况看，外圆与通体未完全接触。导致循泵振动加剧。为避免此现象的发生，除加强循泵外筒体防腐外导轴承支架外圆6点加装导顶块。安装后顶块用顶丝外加力矩顶紧，增加支架刚度。避免因支架间隙增大导致循泵振动大。循环水泵轴承支架同心度也是保证泵正常运行的重要条件之一，水泵解体后以导轴承中心为基准测量轴承支架外圆，若二者中心不在一条直线上，采取补焊修补支架外圆形式以其保证其同心度，另外检查轴承支架焊口是否符合规定，不符合时重新打坡口焊接。保证轴承支架的强度要求。

2.2腐蚀防护措施

（1）提高pH值：提高pH值的目的是为了降低腐蚀的速度。据了解，如果pH值酸性很强，尤其是小于4的时候，腐蚀的速度会很快。如果pH值介于弱酸性、中性和弱碱性之间时，腐蚀的速度不明显。如果pH值在9.5以上，就会大大降低腐蚀的速度。因此要提高pH值。在这种情况下，冷却水碱性较高，就意味着抗腐蚀的能力增强。要注意的是在增大pH值的过程中，碳酸钙所引起的沉积结垢腐蚀问题。（2）加入稳定化元素：对于晶间腐蚀而言，其主要是在温度的影响之下，由于碳的溶解度较差，因此，在高温的作用下就会发生迅速扩散。相比之下，铬的速度就没有那么快，那么扩散到晶粒边界的碳与铬发硬形成了化合物，就会导致晶体内的铬含量减少，由此造成的晶间腐蚀首先就是从晶粒的边界开始的。加入稳定化元素主要是为了调整化学成分，减少碳与铬形成化学反应的可能性。还要防止材料过热，这样也会减少碳的活跃度。

2.3更换叶轮

改造后泵采用新的水力部件，以便满足新的现场运行工况。叶轮采用闭式开平衡孔结构，闭式叶轮有更好的耐磨性能，可以更好的控制叶型，可以确保水泵性能的吻合。叶轮开平衡孔，并且在叶轮室和导叶体上增加密封环，以便减少水泵向下轴向推力，减轻电机所承受的轴向力。使电机推力轴承能更加安全稳定运行，减少故障率。经计算，叶轮采用闭式叶轮开平衡孔后的轴向力为：正常轴向力26T，最大轴向力45T（原泵的正常轴向力30T，最大轴向力53T）。

2.4远方控制改造

（1）出口蝶阀开关控制（阀开?关指令采用继电器三取二配置后再送至电气回路），蝶阀没有开的允许条件，而关允许条件为循环水泵停止运行，联锁开的条件为联锁开关投入与上循环水泵联锁启，联关条件为循环水泵事故跳闸?（2）防泵倒转关阀回路，当开启蝶阀指令发出一段时间后，如泵运行反馈和电流正常信号均没有来时，说明循环水泵电机没有联启，则发出关阀门指令，以关闭出口蝶阀，防止异常情况下循环水泵倒转损坏设备，影响真空?为了保证控制效果，应考虑控制效果和控制过程，最终提高控制效率?（3）循环水泵启停控制（泵启?停指令采用继电器三取二配置后再送至电气回路），启动允许条件为泵出口蝶阀25%开度成立（蝶阀开度取三个信号在逻辑中实现三取二防止开关拒动）?泵的联锁启动条件为联锁开关投入同时运行泵停运状态存在或运行状态不存在?再加上泵出口蝶阀25%开度成立，泵的保护停条件为泵在运行中泵出口蝶阀关至75%开度3s，以保证正常停运和故障停运时循环水泵电机均能可靠停运?在循环设备控制中，应对循环水泵的启停控制过程进行重点监控，保证循环设备在控制过程中达到预期效果?

2.5CRF002PO跳闸后的事故响应

根据运行规程，每次启机冲转都要经过多次的挂闸打闸，规程PTGSE003要求汽机转速在400rpm及600r/min时分别在主控室和就地做打闸实验。如果冲转刚好到对应转速则应果断打闸停机，如果不在对应转速，考虑到机组处于低状态，主动打闸相当于多做了一次打闸实验，对机组的影响很小。这个时候保守决策，应及时打闸停机。打闸后二回路操纵员确认主汽门、主调门、再热主汽门、再热调门关闭，汽机转速开始下降，到对应转速后检查顶轴油泵、盘车正确投入。同步确认CRF002PO跳闸后相关系统自动动作正常，否则及时手动干预。为使蒸汽旁排阀关闭，一回路操纵员插棒降功率，并由专人密切监视蒸发器水位等参数，保持与一回路操纵员沟通，防止功率变化过程中水位异常导致停堆。将核功率降至P10以下，蒸发器排气切至排大气。这时二回路负荷有除氧器、汽机轴封、管路散热损失、GCT排大气等。主控操纵员通过调节控制棒棒位维持核功率在8%Pn，通过GCT-A控制一回路平均温度。通知检修人员排查CRF002PO跳泵原因。如果CRF002PO检修时间较长，则将除氧器及汽机轴封供气切至辅助蒸汽供应，核功率降2%Pn以下，蒸发器供水切至ASG，等待CRF002PO重新启动后再升功率冲转。如果仅仅是虹吸破坏阀失气、失电误开导致CRF002PO跳闸，故障处理简单，则保持在8%Pn功率平台，故障处理完成后，及时启泵，再次升功率冲转。

3．故障监控诊断技术

现有的检修技术无法对循环水泵进行完全的状态检修，只能以原有监控技术为基础，对循环水泵的设备性能进行检测分析，同时对汽水品质进行检测分析，从而综合分析水泵运行的经济性。由于循环水泵对整个发电机组运行的可靠性影响较大，依照其设备特点以及运行特点，对其采用以下监控诊断技术。

3.1油液监测

对循环水泵相关润滑系统、液压系统的油液进行检测，及时发现各个系统油系统存在的污染问题、品质问题以及机械磨损问题。对火力发电厂循环水泵油液监测数据进行整合归档，建立相关数据库，从而定期分析水泵油液状况，即分析水泵结构分布、相关运行参数、警报设置等。从而实现实时报警、快速诊断、精确管理、及时上报。

3.2离线振动监测

该项监测技术主要通过对转子临界转速下的振动状态，用以判断水泵的运行故障，从而建立起循环水泵振动监测的相关数据体系，实现设备的故障诊断报警、管理及报告，并逐步完善循环水泵振动的监测历史数据库。

4.结束语

循环水泵前池液位对循环水流量、循环水泵耗功、凝汽器真空和机组微增出力均产生显著的影响。前池液位的下降减少了机组净出力，同时，液位降幅过大也会降低泵运行的安全性。若夏季，因此无法增加循环水泵运行台数，则循环水泵无法在最优组合方式下运行，如此，将会产生更大的经济损失。前池液位的下降影响该电厂每台机组年经济损失达190万元，4台机组年经济损失则高达760万元。电厂必须对该类故障足够重视。同类型故障的机组，可参照本文的案例分析，进行损失核算，并据此判断故障的严重性。

参考文献

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