曹建

摘 要：炉水循环泵中电机腔室的温度升高是当前锅炉工作中面临的主要问题之一。在国家新能源集团国神府谷电厂中所使用的发电机组锅炉配置有三台德国KSB（凯士比）炉水循环泵，当装置工作时，电机腔室内部温度发生异常变化，呈现出持续升高的趋势，最高曾达到55 ℃。在以炉水循环泵实际运行参数和电机解体之后的情况为基础做综合化分析后发现，电机底部的滤网处存在大量黑色状的黏稠物，经过有关人员检测后证实该物质为三氧化二铁以及四氧化三铁的混合物，腔室温度在清除杂质后得以恢复，但后续仍会出现温度升高问题，并且杂质再次出现。为此，本文对该情况进行分析，希望借此可以给相关单位提供一定借鉴。

关键词：电机腔室;KSB炉水循环泵;温度升高

中图分类号：TM621.2文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）07-0035-04

Cause Analysis and Treatment of High Temperature in Motor Chamber of Furnace Water Circulating Pump

CAO Jian

（Shaanxi Deyuan Fugu Energy Co.， Ltd.，Yulin Shaanxi 719400）

Abstract： The temperature increase of the motor chamber in the boiler water circulating pump is one of the major problem in the boiler work. There are three sets of Germany KSB pumps of boiler water circulating in Guoshen Fugu Power Plant of National New Energy Group. When the device is working， the temperature inside the motor chamber changes abnormally， showing a trend of continuous increase， with the highest temperature reaching 55 ℃. Based on the actual operation parameters of the boiler water circulating pump and the situation after the disassembly of the motor， it is found that there are a lot of black viscous substances at the bottom of the filter screen of the motor. After the detection by relevant personnel， it is confirmed that the substance is a mixture of ferric oxide and ferric oxide. The chamber temperature can recover after removing the impurities， but the temperature will still rise later and impurities appear again. Therefore， this paper analyzed the situation， hoping to provide some reference for the relevant units.

Keywords： motor chamber;KSB furnace water circulating pump;temperature rise

1 电机腔室温度异常情况简述

国家新能源集团国神府谷电厂（以下简称“国神府谷电厂”）一期两台机组所用设备是亚临界汽包炉，每一台机组均配置三台德国KSB炉水循环泵。该厂最早在2008年开始投入使用，在使用过程中，按照设备的投用时间对机组进行大修时，也对炉水循环泵电机进行了拆除和保养。在未将炉水循环泵电机进行拆除保养之前，其腔室内部温度长期处于30 ℃及以下，但是，在经过外出保养以及回装等过程之后，所有炉水循环泵都出现了不同程度的腔室内部温度异常升高的情况。通过观察可知，最高温度曾达到55 ℃（对于此型号设备，当温度达到65 ℃之后便会自动跳闸）。对电机底部的冷水管道进行敲打处理之后，内部温度可以降到50 ℃之内，但是该情况只能维持几天时间，之后温度仍旧会异常升高[1]。

当上述问题出现之后，国神府谷电厂立即寻求专业人员进行检查测验。维修人员将电机底部的滤网拆除后发现，滤网中存在大量黑色的黏稠状物质，经过检测，发现黑色黏稠物是三氧化二铁以及四氧化三铁的混合物。当滤网中存在的杂质被完全清除之后，炉水循环泵的电机腔室内部温度得以恢复，但在运行一段时间后，仍旧会出现类似问题，并且滤网中依旧会有黑色黏稠物出现。当前，该问题长时间得不到有效解决，对电厂各项工作的展开造成了严重影响。该厂炉水循环泵电机腔室温度高画面如图1所示。

2 问题分析

2.1 炉水循环泵电机热耗

在实际工作过程中，所使用的三台炉水循环泵的电流相同。由此可以断定，炉水循环泵的电机热耗升高。倘若炉水循环泵自身的冷却条件不发生改变，则其电机腔室内温度升高并不是因电机热耗而引起的。

2.2 轴承间摩擦产生热量

在机组所使用的炉水循环泵中，轴承总数为3个，其中，专门用于由径向位置固定转子的滑动轴承有两个，一个处在电机的正上方位置，另一个处在电机的正下方，通過这两个滑动轴承达到轴向推力稳定平衡。此外，另外一个止推轴承处在电机轴下方，和上述两个轴承作用几乎一致，也是固定转子，以保证转子能够和止推轴承实现有效联结。通常情况下，滑动轴承与轴二者间配合间隙处于0.4～0.5 mm，而止推轴承以及上瓦块间配合间隙则为1～3.5 mm，上述轴承均为水润滑[2]。相较于其他设备，炉水循环泵在安装过程中有着极为严格的要求，倘若安装过程中配合间隙出现问题、轴承产生磨损以及轴段发生碰撞，都可能会使轴承最终润滑达不到预期效果，从而造成轴承摩擦热量显著增加。一旦出现上述问题，流经炉水循环泵的电流便会发生一定的变化，与正常工作状态产生一定差异。但是，当对其电流进行专业检测时，发现二者之间并不存在显著差异，差值处于合理范围内。与此同时，检测人员还多次倾听装置在工作时是否存在异响问题，但最终均未发现可疑之处。由此可断定，轴承之间产生的摩擦并不是引起腔室内部温度升高的原因。

2.3 止推轴承反装

在止推轴承之中开有一些径向孔，此类孔可以为叶轮正常工作提供一定帮助，推动冷却装置和电机二者间高压冷却水的循环流动。如果止推轴承出现反装问题，便会使高压冷却水流动的方向和原设计相反，此时电机冷却的实际效果便会明显降低，而腔室中的温度则会显著增长。根据产品安装示意图对止推板的结构进行判断，一旦装反止推板，电机必然无法正常组装，因此可以直接排除因装反止推板而造成电机腔室中温度异常升高这一因素。

2.4 少量高温炉水泄漏至电机腔室

在炉水循环泵和驱动电机之间设置有对应的隔热体装置，隔开热泵和冷电机这两部分是此装置的主要任务。如果所使用的隔热体隔热效果不理想，那么便会导致高温炉水与高压冷却水二者间热量传导效率明显增加。一般来说，在电机腔室内进行充注处理的高压冷却水并不会和高温炉水发生显著的热量交换，然而，随着轴向动静间隙不断增加，其内部也会有少量高温炉水深入，并造成腔室温度异常升高。通过现场对炉水循环泵中冷却水的进回水温度和隔热体的外侧温度进行测温处理可以发现，二者数值差异处于合理范围内，因此可以将此因素进行排除。测温数据如表1所示。

2.5 高压冷却水装置

2.5.1 内部过滤装置堵塞。所有炉水循环泵中都安装了外置的高压冷却裝置，借此来抵消在运行时出现的不必要的热量，最终通过这种方式有效降低电机腔室内部的温度，最大程度上避免电机因此发生烧损。对于炉水循环泵内注入的高压冷却水，通常会使用一些辅助手段（例如，推力轴承等）将其输送至对应的电机组件内，当冷却水经过相关轴承与电机的线圈以后，会从隔热体的出口送入对应的高压冷却设备中开始循环作业。在长时间使用过程中，难免会有一些污物沉积在电机和冷却设备回路之间，从而对止推轴承箱内的过滤器造成堵塞，进而导致高压冷却水总流通量明显降低，需要进行传递处理的热量得不到及时传输，最终造成电机腔室中温度异常升高[3]。

因为锅炉在实际运行时受热面会生成一些化学物质，此类化学物质在经过汽包汽水分离装置分离处理后会沉积于炉水内，如果锅炉定期排污的效果不理想，经过一段时间沉积之后，便使得炉水中出现较多污物。与此同时，在运输安装和检修炉水循环泵时可能存在不规范的操作，从而造成电机腔室中有污物（例如，灰尘、毛刺及焊珠等）存在。另外，炉水循环泵的电机腔室自身同样也会形成污物，例如，在维修过程中出现的三氧化二铁和四氧化三铁的黑色黏稠状混合物等。因此，炉水循环泵中高压冷却水在循环时，冷却装置或电机腔室中极有可能会存在污物，然而，大多数污物在经过一段时间后都会沉积于整体性过滤装置上。当停用炉水循环泵之后，炉水循环泵中的辅助叶轮停止转动，单纯借助热虹吸效应很难提供充足的循环动力，从而进一步加剧了滤网中污物的沉积速度，使滤网流通截面进一步变小，电机腔室内的温度在下一次启动时将会变得更高[4]。

2.5.2 电机腔室产生注水不当的问题。为了保证水循环泵实现安全稳定运行，工作人员必须严格依据规定要求来对炉水循环泵的电机腔室做注水处理。在注水过程中，一定要确保水质（颗粒度、氯化物和pH值等）满足相关标准，否则极有可能会导致滤网发生堵塞，从而使电机腔室有异物进入。在设备试运之前，或者在进行解体检修处理之后，需要对炉水循环泵首次注水给予高度关注。倘若在注水过程中出现不当操作，就会造成冷却回路以及轴承间隙等位置出现气泡，从而对换热效果产生一定影响。通常情况下，将从机组凝结水当作炉水循环泵中注水管道冲洗水，当证实了冲洗水的水质达标以后，要对电机腔室中用于注水的管道进行及时冲洗，满足有关要求之后冲洗内部电机。

通常情况下，需要通过以下两种冲洗形式对炉水循环泵内电机腔室进行冲洗，即静态冲洗以及动态冲洗。所谓静态冲洗，实际上就是将注水门作为起始位置进行冲洗，然后对电机底部以及电机腔室等位置进行逐级清理。当泵内高压冷却设备放空气门和放水门水流趋于稳定之后，便可关闭放水门。在上述情况下，一般需要对电机腔室注水的速度进行适当控制，2～5 L/min为宜。高压冷却设备中的放空气门需要在确保电机注满水后做关闭处理。当高压冷却水注满炉水循环泵之后，冲洗水会直接沿泵轴径间隙进入泵体内部和下降管中。动态冲洗实际上是静态冲洗的延伸和后续，在前者合格后，按照顺序来对系统做三次点动处理。由于注水这一操作具有重复性的特点，因此，可以通过多次向腔室中注水的方式来排清其中的空气，最终经过上述操作发现腔室中温度仍未出现明显降低，由此可以判断，注水并非造成腔室温度异常升高的原因[5]。

3 问题处理

3.1 改造外置滤网

原本所使用的为内置过滤装置，现将其改造成外置磁性过滤装置，同时，将泵中驱动电机对应的高压冷却管道作为其安装位置。由于需要将该装置安装在电机外部，并且过滤总面积相对较大，因此，需要通过内外两套专业过滤网进行辅助，选择粗网作为外过滤网，以过滤掉颗粒相对较大的杂质;选择细网作为内过滤网，从而保证电机内部不会受到细小颗粒的影响，最终防止电机循环水管产生堵塞等问题，并预防因为电机腔室内部温度升高引起意外故障。除此之外，还需要添加适当的磁棒，以有效吸附水中存在的一些铁质颗粒，减少铁质颗粒对推力轴承和导轴承等零部件的影响，有效延长电机工作寿命。相较于内置过滤装置，经改造后的外置磁性过滤装置中过滤网极易清洗，并不会对炉水泵正常连续运行产生影响，同时还有效减轻了工作人员清洗的压力。

在上述改造完成以后，电机腔室的温度能够在一段时间内保持正常（一般不会超过35 ℃），并且对滤网进行清洗处理时也不需要做停机等处理，有效增强了设备运行的稳定性、可靠性，提高了工作效率。

3.2 定期保养检修

对于炉水循环泵而言，在实际工作过程中往往需要进行多次启停操作，并且相较于其他装置，其大修周期极长，也极易产生电机腔室内温度异常增高等情况。为此，相关人员一定按照机组临修情况，以三年为限对其进行全面保养，以六年为限对其进行大修处理，以保证炉水循环泵可以长时间安全和稳定运行。

3.3 优化电机空间

在炉水循环泵中，电机内部的空间极为有限，其中，内置过滤网可容纳污物较少且极易出现堵塞问题，因此，工作人员应考虑增添一个外置过滤装置，并安装于炉水循环泵的循环冷却管路位置，从而提高容污量，并为后续拆卸以及清理等工作提供便利。

3.4 改变运行操作方式

当工作人员清理厂内炉水泵电机的滤网时发现，其中出现的黑色杂质实际上是因炉水循环泵电机中有炉水渗入所致。针对此问题，运行专业人员从运行操作方式上进行了深入分析。根据规程规定，机组启动时，要投入炉水循环泵连續注水，汽包压力为0.5 MPa时，停止炉水循环泵连续注水;机组停运时，当汽包压力为0.5 MPa时，投入连续注水;机组检修时，锅炉放水完毕后，对炉水循环泵电机腔室放水。根据实际经验，当炉水循环泵电机腔室放水后，机组启动时需要对炉水循环泵电机腔室重新注水排空气，但是，炉水循环泵启动后电机腔室温度都出现了升高的现象。通过咨询设备厂家，正常使用情况下，炉水很难甚至完全不会进入炉水循环泵电机腔室之中;机组停运或检修时，在炉水循环泵无检修任务的情况下，无须对炉水循环泵电机腔室注水和放水，炉水循环泵放水后，炉水就有可能进入炉水循环泵电机腔室，这就是炉水循环泵启动后电机腔室温度升高的原因。炉水循环泵检修时，建议对整个炉水循环泵进行全面清理保养，彻底清理干净炉水循环泵结构内的杂质。通过听取厂家的建议，后续机组运行过程中，国神府谷电厂炉水循环泵电机腔室未再出现电机腔室温度升高的问题。

4 结语

炉水循环泵中电机腔室的温度异常升高不利于炉水循环泵正常进行。在实际检修过程中，对导致问题出现的原因进行了深入分析，尽管在后续使用过程中腔室温度得到了有效控制，但是经过一段时间之后，仍有升高的趋势。为此，相关人员可以通过缩短检修保养时间、优化电机空间、增加外置过滤装置以及优化炉水循环泵运行操作等方式，对腔室温度升高问题进行处理，以有效提升设备利用效率，确保机组得以安全、长久运行。

参考文献：

[1]徐春，赵学峰.德国KSB炉水循环泵电机腔室温度高分析与治理[J].热能动力工程，2018（6）：137-140，129.

[2]李忠石.炉水循环泵电机腔室温度升高的原因分析[J].神华科技，2017（11）：55-57.

[3]李兵.发电厂锅炉炉水循环泵腔体温度高分析及对策[J].中国科技纵横，2016（10）：175.

[4]席慧.炉水循环泵电机的故障分析及处理[J].山西电力，2016（1）：69-72.

[5]赵立，刘吉广，杨学强，等.炉水泵电机腔温度升高的治理[J].中国电业（技术版），2012（6）：31-34.