李少波，陈华杰

（浙江国华浙能发电有限公司，浙江宁波 315612）

炉水循环泵是控制循环锅炉的关键辅助设备，犹如锅炉的“心脏”，其重要性不言而喻。炉水循环泵由湿绕组电机、驱动水泵组两个部分组成，其具有流量大、扬程低、能承受高温高压的特点，主要用于直流锅炉、强制循环汽包锅炉的启动系统。其中提高电机绝缘性能，有利于循环泵的安全稳定运行。以下结合实际案例，针对炉水循环电机绝缘降低的原因进行深入探讨。

1 炉水循环泵的电机绝缘结构

炉水循环泵的电机属于无轴封式湿绕组电动机。结构特点是将泵的叶轮、电机转子设置在同一个主轴上，促使泵和电机成为一个整体，可以避免泵泄漏问题的发生。随着工艺技术的进步，电机性能不断改进，泵容量随之增大，出现了系列产品，以德国KSB公司、英国HT公司、我国哈尔滨电机厂为代表。具体到电动机的绝缘结构，包括以下两个部分：一是定子绕组绝缘结构。定子铁芯为半闭口槽，采用穿线式绕组。二是引出线密封绝缘结构。在电机运行时，不仅能绝缘电源输入的高电压，还能密封高压冷却水。

以KBS公司生产的设备为例，采用绝缘塔式密封，如图1所示。实践表明，绝缘性能的好坏，决定了电机的可靠性和使用寿命，技术关键包括湿绕组线的类型和性能、引出线密封绝缘结构、绕组端部固定方式、绝缘制造工艺等。

2 电机绝缘降低的原因分析

2.1 设备概况

某电站的炉水循环泵由德国KSB公司生产，型号为LUVAC2x350-500I；电机属于鼠笼式三相潜水电机，型号为LUV6/4IV40-1105，参数设置如下：频率50Hz，转速1470r/min，额定电流36A，额定电压11000V，额定功率400kW，功率因数0.71。其中定子使用硅钢片压制而成；绕组铜线采用聚乙烯绝缘，并且配置酰胺保护层；端部绕组是无芯型，能减轻机械磨损。电机绕组利用耐高压电缆实现密封压盖供电，利用绝缘套筒绝缘，设计成O型密封圈；导线从压盖单独引出进入接线盒，固定在机壳法兰上；接线盒使用橡胶垫圈密封，避免潮气、水分进入。

图1 绝缘塔式引出线密封绝缘结构

2.2 电机绝缘失效故障

机组内3台循环泵连续运行2周，然后正常停机、带压放水。首次测定绝缘电阻正常，满足说明书中200MΩ的要求；停机后第3天，A、B、C泵的绝缘电阻相继降低，分别为56、52、1MΩ。期间，炉水循环泵电机没有运转，锅炉正常放水。

2.3 绝缘降低的原因分析

现场检查后可见，该机组内的3台炉水循环泵均是正常运行后出现的绝缘降低故障，拆开设备内部结构，可见绕组的引线绝缘均正常，整体绕组中间没有接头。分析认为可能故障原因如下。

（1）绝缘材料问题。交联高压聚乙烯绝缘材料的质量决定了渗水性、阻水结构性能，国产材料在高水压影响下，往往渗水性不满足要求；而且不同厂家、不同生产工艺，也会导致绝缘材料性能的差异化。

（2）带压放水问题。带压放水时机有误，炉水进入电机腔体后，会升高端部温度，造成绝缘下降。实际情况中，锅炉放水后，泵壳和入口集箱的温度降低至70℃以下，才开始对电机卸压，因此腔体温度满足说明书规定的65℃的要求，可以排除这一原因。

（3）炉水循环泵的冲洗问题。炉水水质的检测结果显示，pH值在8.0以上，悬浮物粒径在0.25ppm以内，满足水质要求，可以排除这一原因。水泵在启动时，高压冷却水会在泵体内循环，其中升温升压阶段要投入冲洗水，压力达到0.5MPa以上，即可停止投入冲洗水，否则会导致电机绕组温度过高。

（4）气体冲击问题。循环泵启动时，如果泵体内部气体没有排除干净，会造成气流冲击振动。现场检查发现，炉水循环泵启动前打开空气门，待水流出现后关闭；而且启动时点动排气3次，现场人员没有发现振动现象，可以排除这一原因。

（5）热态启动问题。实践证实，频繁热态启动，炉水循环泵会产生热应力，从而损害电机绝缘系统。现场检查发现，炉水循环泵运行期间，并没有频繁进行热态启动，炉水循环泵持续运行，一直到停炉放水，可以排除这一原因。

6）汽包水位问题。炉水循环泵启动时，补水不及时会降低汽包水位，继而引起管道、泵体振动、损害电机绝缘系统。依据规定，炉水循环泵启动时，汽包水位控制在-200～100mm之间。现场检查炉水循环泵启动后，汽包补水及时，没有出现水位超限的情况，可以排除这一原因。

3 炉水循环泵电机绝缘降低的预防和改进

3.1 预防措施

（1）炉水循环泵在出厂前，必须进行严格的性能检验，确保三相对地绝缘在2GΩ以上，而且三相定子绕组的直阻要保持平衡。

（2）炉水循环泵电机在运输过程中，做好预防措施，包括防潮、防水、防震，避免尘土和盐蚀，确保处于安全干燥的环境中。炉水循环泵运输至现场后，应该在一周内进行安装，并严格按照说明书和操作规范作业，形成完善的记录。安装完成后，30天内对电机试运转；如果不能及时试运转，应该做好保养防护工作。

（3）酸洗会对电机绝缘造成不利影响，因此清洗电机时，不能采用酸洗法。日常运行期间，以《电站炉水循环泵电机检修导则》为依据，开展调试、保养工作，并且监测电机绝缘的状态。

（4）保证热工定值、继电保护定值，一般将电机腔室的温度控制在60℃跳闸；同时，对电机进行过热保护、速断保护。

（5）电机运行期间，应该监测各项参数的变化，以腔室温度、电流、差压为例，针对重要数据进行汇总分析，评估炉水循环泵的运行稳定性。

（6）加强监督炉水循环泵水质，并定期更换冷却水。炉水泵电机的冷却水在电机不拆除的情况，长期水质不更换，会导致电机膛内的冷却水呈电的良导体状态。结合机组检修，利用炉水更换的时机，对电机定子膛内的冷却水进行更换，还能起到冲洗目的。

（7）库房中备用的炉水循环泵电机，应充注保养液，或者充入惰性气体进行保管，能保证电机绝缘、防止电机腐蚀。保养液的配置方法在导则中有明确规定，如充入惰性气体时应外接压力表。但无论何种方法，均应定期检查有无泄漏的情况。

3.2 工艺改进

（1）使用磁性过滤器。循环泵的高压冷却水进口处，本来设置了过滤器，但是过滤面积小，一旦滤网堵塞会影响冷却水的正常循环，继而水温升高，就会损坏推力轴承和电机绕组。对此，可以使用外置式的磁性过滤器，由两层过滤网组成，一方面能加强吸附能力，避免对推力轴承、电机绕组产生影响。另一方面，在过滤器前后的位置，分别设置隔离阀，可以实现在线清理，避免过滤器堵塞。

（2）增设冷却循环泵。循环泵的设计一般为两用一备，为了控制备用泵的水温升高，备用泵也会投入使用，从而增加了磨损和能耗。对此，可以在高压冷却水管路上，增设辅助性的循环冷却泵，能为冷却水的循环提供动力，促使泵腔的温度降低，提高轴承、电机绕组的安全性。

（3）合理选择定子绕组的线径、规格，对绝缘层的结构进行改进。能提高绕组的散热性，既保护绝缘功能，又延长电机寿命。

（4）考虑到电机在正常运行时，电机整体浸泡于导电能力较好的冷却水中，其对地电容异于常规电机，将配置于6kV开关室内的过压保护移至电机附近，能有效防范电机过电压的损伤。

4 结语

炉水循环泵是电站运行的重要设备，长期在高温高压环境中运行，电机容易发生故障。以绝缘降低为例，文中结合实际案例，分析了绝缘降低的可能原因，最终确定是电机自身的设计和制造问题。对此，设计人员需制定完善的预防措施，并且对绝缘结构进行工艺改造，例如使用磁性过滤、增设冷却循环泵、将过压保护移至电机附近，从而提高循环泵的工作性能。

[1] 魏汝伟.浅析炉水循环泵电机绝缘降低的原因[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(9):2958-2959.

[2] 王文刚,肖伟杰.印度项目KSB炉水循环泵电机绝缘故障分析及预防对策[J].科技传播,2013,(8):203-204.