给水泵油中进水问题的分析与改造措施

摘 要：针对600MW机组给水泵油中进水问题进行故障跟踪、运行操作调查以及设备结构原理分析。一系列试验措施表明，将给水泵轴承箱和轴封部件进行阻隔能有效降低油中进水，因此对给水泵两侧轴承水室呼吸器进行改造，将高压仪用空气通入水室内形成油水屏障。油质跟踪报告表明此项改造效果显著。

关键词：600MW；给水泵；油中进水；仪用空气；呼吸器

1 设备概况

华电可门电厂一期工程600MW机组配备上海电力修造总厂有限公司进口英国韦尔公司的50%容量的主给水泵2台，30%容量的备用电动给水泵1台。主给水泵由汽轮机驱动，汽轮机和给水泵之间通过钢性联轴器传递功率。主给水泵安装在汽机房13.7m标高层，电动给水泵安装在0m层。

给水泵型号为FK4E39SC，是4级叶轮、水平、筒体式，内部零件可以作为一个整体装拆。汽轮机的型号为NK63/71，型式为单缸、单流、单轴、反动式、纯凝汽、再热器冷段蒸汽外切换；运行方式为变参数、变功率、变转速。最大连续功率约13200MW，高压进汽为再热冷段汽源，调试用汽源为辅助蒸汽。

给水泵的密封系统为迷宫密封，主要原理是通过间隙控制泄漏的方式进行密封工作。密封水来自凝结水泵出口母管，在压力受控状态下注入密封腔室。在靠近泵组部位的注水管路中设置精细的滤网进行过滤来保证密封水的纯度。泵装有固定衬套注射密封水卸荷型迷宫密封：迷宫密封是平行单直径布置，轴套和衬套分别加工有反向的双头螺旋槽。冷凝水注射到密封腔内，在卸荷环处与泵外漏的水汇合，并由联通管送到前置泵进口。只要保持密封水排水温度高于注入温度15℃，就可以用最小的密封水量封堵泵内的热水。排出的密封水经回水腔室回收到凝汽器。密封水工作原理如图1所示。

给水泵汽轮机油系统的安装设计为集装式油站，给水泵润滑油与给水泵汽轮机润滑油共用一个油系统。给水泵传动端轴承是径向滑动轴承，自由端轴承是径向滑动轴承与自位瓦块式推力轴承。每个轴承的润滑油都是由汽轮机的润滑油系统提供。

图1 密封水工作原理图

2 故障过程

华电可门电厂一期工程2号机自2014年5月计划性大修后，给水泵汽轮机的润滑油系统经常出现油中带水现象。此现象一般在高负荷状态下尤为明显，表现在回油管道观察窗玻璃上附着水珠，油箱油位有明显上升。润滑油水份合格的标准是低于80ppm，分析2014年全年的油质报告，油质不合格主要为A给水泵和B给水泵水份超标（频发）。油质监督报表如表1所示。

表1 给水泵油质监督报表

油中进水是影响给水泵安全运行的重大隐患。首先，润滑油带水使轴瓦油膜不易行成，当油膜被破坏时转子将与轴瓦产生摩擦，使轴瓦脱胎或化瓦；其次润滑油带水使油膜质量恶化，不能及时迅速带走主轴传来的热量，造成化瓦或脱胎，危及机组安全；同时润滑油带水降低了润滑效果，使油膜质量恶化，机组轴系振动加剧。

3 原因分析

在机组运行过程中，油中进水既存在设备检修工艺水平不高、系统布置方面的不足、设备磨损老化泄漏，也存在运行操作不当等因素。根据检修和运行两方面的总结，油中进水的渠道包含以下三种可能。

3.1 冷油器及外部管路泄漏

华电可门电厂每组给水泵与汽轮机配备一个润滑油站，油站内配备一台冷油器。冷油器所用的冷却水为闭式水。在日常运行过程状态下，闭式水的母管压力大概为0.55MPa，给水泵汽轮机的润滑油泵出口压力为0.30-0.40MPa，经过润滑油滤网后有约0.04-0.06MPa的损失，所以油压比冷却水压力低。如果冷油器发生泄漏，则很容易造成油中进水。但今年大修过程中，将冷油器进行拆卸并进行压力试验，没有泄漏现象。根据之前的检修记录，冷油器一直是零故障运行。故本项可能原因被排除。

3.2 汽轮机轴端泄漏

当机组启停过于频繁，大范围调整负荷时，轴封处蒸汽压力有波动，造成轴端汽封受损。当汽轮机轴封处有蒸汽外漏时，高压侧的蒸汽很容易被吸入轴承腔室内，从而造成油中进水。

首先，因为汽轮机刚经历大修，轴封间隙通过压胶布方法严格控制，并通过厂级验，数值均在合格范围内。之后检查轴封供汽压力的变化，发现并无异常情况。最后通过测温仪现场测量汽轮机轴封部位的温度，经过数据比对，发现该处温度并无异常增大现象。通过以上分析，我们可排除汽轮机轴端泄漏的可能性。

3.3 给水泵密封水泄漏

给水泵密封水采用凝结水泵出口母管，来水压力为4MPa。经调压阀调压后进入给水泵轴端进行密封。当密封水压力偏低时，卸荷型迷宫密封结构将无法完全阻隔泵内高温高压水，造成回水温度高；当密封水压力偏高时，密封水将顺着泵外侧衬套进入回水腔室。如果回水量过大，将直接进入轴承腔室。根据对轴承腔室温度的持续跟踪，发现给水泵密封水存在泄漏至润滑油的问题，是造成油中进水的主因。

经过图纸研究以及调整改造，先后发现了运行调整不到位、给水泵两端迷宫密封间隙过大等问题。关于运行调整不到位，发电运行部经过内部总结，编写大小润滑油质控制运行措施，严格规范密封水压力调整、汽轮机负荷调整方法。运行中密封水调阀应投入“自动”，调节动作应正常，差压控制在≥0.04MPa（报警低一值为0.035MPa、低二值为0.015MPa），尽量接近低值运行，但要保证密封水进回水温差不超过20度。

然而给水泵两端迷宫间隙增大、回水量过大的问题，虽然通过芯包返厂可以调整间隙，但运行一段时间后间隙又会逐渐变大。而外接滤油机不间断滤油只能治标不治本，不能根本解决问题。

4 改造措施

经过以上原因分析，发现如果能在密封水轴封和轴承室之间的回水腔室里增加一道隔离就能够解决问题，如图2所示。最简单、见效最快的隔离方式就是用压缩空气隔离。根据对给水泵两端轴承结构以及仪用空气系统的深入分析，发现泵两端的呼吸器是最好的空气接入点，轴承结构剖视图如图3所示。最终改造方案定为经呼吸器通入仪用空气，利用高压空气形成屏障，阻隔了密封水回水进入轴承室，实现了“油水隔离”。

改造措施如图4所示。将回水腔室的呼吸器接入机组仪用空气系统，通过空压机形成的0.5MPa高压空气，经过出口电动阀、逆止阀等，长距离气管传输会有约0.03MPa的损失。高压空气的进汽量可通过进口调门进行调整，以适应机组负荷变化造成的波动。仪用空气系统中的储气罐能起到稳压的作用。

为防止通入高压空气对高速运行轴系的扰动，诱发跳泵，防范措施如下：（1）第一次通入高压空气前先解除1A给水泵组所有振动保护，明确通入压缩空气对轴系振动无影响后再恢复保护；（2）为减小对轴系扰动，高压空气应从回水腔室上部接入；（3）开启压缩空气后应缓慢加压，密切关注对轴振的影响；（4）加强日常针对自由端振动数据的跟踪；（5）试运行期间，每日跟踪油质报告，如有异常，应采取对应措施。

图2 给水泵自由端结构实物图

5 效果反馈

呼吸器接入仪用空气的改造实施后，运行部与维修部加强监护和巡检，对给水泵油质情况进行不间断跟踪。经过2个月的试运行考验，总结如下：第一，给水泵汽轮机润滑油水份超标现象得到很好的解决，油质连续2个月保持在合格状态，并无异常；第二，维修部可以拆除移动式滤油机，取消检修人员24小时现场不间断看护，减少人力物力的浪费；第三，仪用空气对轴系振动问题的影响不大，可以忽略；第四，本次措施没有大范围改动，成本低且目的性强。第五，根据对结构的进一步分析，发现如果密封水回水过大，高压空气可能将水“吹”入轴承室，加快油中进水。为此减少密封间隙、降低回水量才是控制油中进水的根本。

6 结束语

给水泵呼吸器的改造不仅解决了润滑油油中进水的问题，减少了电厂人力物力的浪费，而且成本低廉，是一次成功的技术创新。为进一步规避风险，改造措施依然有完善空间。目前检修人员正在考虑通过轴承室呼吸器导入仪用空气，能更彻底的解决油中进水问题。

作者简介：陈仲武（1976，5-），男，汉族，福建省莆田市人，本科学历，工程师，单位：福建华电可门发电有限公司，研究方向：火电厂热能动力。

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