王建

摘要：现代燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉高压给水系统多采用多级离心泵为供水设备，某电厂余热锅炉高压给水泵在运行中平衡装置卡死及平衡室压力过高导致设备跳闸影响发电机组安全稳定运行，本文针对这一现象以该厂采用的苏尔寿MD100-300C/14型多级离心泵平衡装置原理为基础，对平衡装置卡死及平衡室压力大问题展开研究，并提出了相关解决方法。

关键词：余热锅炉;多级离心泵;平衡室

一、引言

在当前现代化的燃气蒸汽联合循环电厂生产过程之中，余热锅炉给水系统是最重要的组成部分之一，而高压给水泵又是在锅炉给水系统中占有最重要的地位。因此，加强对于高压给水泵设备的检修维护，不仅能够将电厂锅炉给水供应的经济性加以提升，还能够保证电厂生产工作的稳定性与安全性，将电厂的生产效率得到有效提升，进而为社会经济的蓬勃发展提供动力。

二、背景介绍

某电厂4号燃机余热锅炉A高压给水泵在2017年3月份某日起泵过程中，连续跳泵。在正常工况下4号余热锅炉配备两台高压给水泵，一台运行，一台备用，当其中一台在机组运行期间转为检修状态时，这样的状况会给机组的安全稳定运行带来了极大的威胁，于是我们便顶着巨大的压力在极短的时间内对A高压给水泵进行解体检查，并发现了给泵的平衡鼓与平衡衬套之间卡死已经没有出厂规定0.28mm- 0.4mm的通流间隙，当时便立即更换了平衡鼓以及平衡衬套备品，然而好景不长，过了半年时间泵又开始一启动就跳泵，解体后发现仍然是平衡鼓与衬套卡死的问题。在没有备品工期又极短的情况下，对平衡鼓外圆表面进行加工，最终加工使平衡鼓与平衡衬套的间隙维持在0.5mm左右，局部区域间隙甚至加工至0.7mm，装复后平稳运行了两月时间，之后便出现了平衡室压力过大的现象，平衡室压力正常范围是0.80Mpa-1.00Mpa，结果经过加工后给水泵的平衡室压力大至3.00Mpa，严重威胁了高压给水泵的设备安全，也对机组的安全稳定运行带来了极大的挑战。

三、平衡鼓原理

该厂高压给水泵所采用的平衡鼓是在多级分段式泵的末级叶轮背后，一圆柱形活塞。平衡鼓的后面为平衡室，通过平衡管将平衡室与泵入口吸入室连通。因此，平衡室中的压力P1等于吸入室中液体压力与平衡管中阻力损失之和。

平衡鼓前面末级叶轮泵腔处，也就是该泵的最高压力P，平衡衬套与泵壳密封环之间有极小的间隙，所以平衡鼓两侧有很大压力差（P- P1），就是利用这个压力差来平衡指向入口方向的轴向推力的[1]。为了减少流体从平衡鼓前的高压区漏向平衡室，平衡鼓与衬套套之间隙应尽量小，本文研究设备的平衡鼓与平衡衬套之间的间隙为0.28mm-0.40mm，并且二者之间采用迷宫形式的密封。

平衡衬套与平衡鼓径向的凹凸槽构成径向间隙即迷宫式密封，可起到更好的减压作用，高压流体流经平衡鼓的径向间隙后进入平衡室，随后进入与入口相连的平衡管，使平衡室内压力始终等于或者略高于入口压力，以达到平衡轴向力的目的。

四、原因分析

4.1 平衡鼓与平衡衬套卡死

在泵的启动过程中，水泵频繁的跳泵，我们在排除电机存在问题的之后，将目光转向了高压给水泵的泵体本身。燃气机组频繁启停，作为重大辅机的高压给水泵自然也是如此。

（1）水泵在停运一段时间，导致了原本水泵运行时存在于系统管道中的分散的细小颗粒垃圾积存，在高压水泵启动时一起进入泵体导致平衡鼓与平衡衬套之间间隙减小直至卡死。

（2）高压给水泵的进口滤网因为机组运行的关系没有及时的得到清理，也是造成平衡鼓与平衡衬套之间卡死的原因之一。

（3）在更换新的平衡鼓与平衡衬套后依旧遇到了卡死的情况，我们提出问题并联系苏尔寿厂家得到回复：高压给水泵的平衡鼓与平衡衬套之间的理论设计间隙对于本厂水泵的运行工况以及水质来说有点偏小。

4.2 平衡室压力大原因分析

（1）一是因为平衡鼓与平衡衬套之间径向间隙增大，临时加工的尺寸间隙已超出间隙允许最大值，导致高压水进入平衡室，使之压力增大同时弱化了平衡鼓平衡轴向推力的作用。

（2）二是因为平衡鼓本身磨损见图一，以及平衡衬套梳齿密封磨损见图二及其外围O型圈老化，导致了高压水漏入平衡室，增大了平衡室的压力，降低了高压给水泵运行的稳定性，影响了机组安全稳定运行。

五、处理方法与实施

在考虑平衡鼓与平衡衬套容易咬死并且保证平衡室压力正常的情况下对平衡鼓与平衡衬套的材料以及二者之间的间隙大小制定了相關的对策。

（1）联系设备制造厂家购买新的平衡鼓、平衡衬套备品，将平衡鼓与衬套的材料改用为德国进口的RWA350专用耐高压金属材料。考虑到平衡鼓及平衡衬套梳齿密封容易磨损问题，对平衡鼓与平衡衬套表面采用渗氮处理：通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能，以此硬化二者表面，预防平衡鼓与平衡衬套磨损与咬死。

（2）测量确认新备品的平衡鼓与衬套之间的间隙为0.31mm，联系厂家并结合设备本身存在的问题在不影响平衡鼓平衡轴向推力的情况下对平衡鼓外圈进行加工。最终确立平衡鼓与平衡衬套之间的配合间隙为0.40mm。

（3）细化运行规程按照高压给水泵设备运行规定，保证在10秒内将高压给水泵的转速提升至1400r/min，最终投入运行。

（4）强化每日巡检质量，每天记录给水泵平衡室压力数值，测量水泵运行轴承温度振动等参数，做好记录观察便于及时发现问题解决问题。

结论：经过上次采取措施到今年已经三年有余，期间没有出现平衡鼓与平衡衬套咬死及平衡室压力大导致的设备跳闸问题，经过这段时间的每日巡检检查4号燃机A高压给水泵的平衡室压力已经从3mpa降至0.83mpa并基本维持在符合设备维护标准范围内，极大的提高了高压给水泵的运行稳定性，间接的保证了发电机组的运行稳定状态，之后将继续针对该类型平衡装置进行深入研究。

参考文献：

[1]陆河权，牟介刚，郑水华，等.凹槽深度对新型平衡鼓性能影响的研究[J].浙江工业大学学报，2012，40（5）：559-561.