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爐水循環(huán)泵運行的安全性與經(jīng)濟性分析

文檔作者：馬燕敏文檔來源：上海電力股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年04月28日
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2008年第1期 上海電力
爐水循環(huán)泵運行的安全性與經(jīng)濟性分析
馬燕敏
(Jk海電力股份有限公司吳涇熱電廠，上海200241)
摘要：爐水循環(huán)泵是300 MW 機組強制循環(huán)鍋爐用于加速爐水循環(huán)、提高鍋爐熱效率的關(guān)鍵設(shè)備。該泵直
接參與高溫、高壓水循環(huán)，其電機定子繞組長期浸在水中工作，工作條件十分惡劣。在運行中發(fā)生故障會影響
鍋爐安全運行。文章對現(xiàn)有爐水循環(huán)泵運行上存在的問題進(jìn)行了分析，并針對沖洗方式、運行方式、冷卻循環(huán)
系統(tǒng)的優(yōu)化等作了闡述，整合優(yōu)化既是改善爐水泵電動機的絕緣、提高爐水泵運行安全性的有效途徑，也是保
證整個機組運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性的重要保證。
關(guān)鍵詞：強制循環(huán)鍋爐；爐水循環(huán)泵；冷卻循環(huán)系統(tǒng)
中圖分類號：TK223．5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
1 爐水循環(huán)泵的結(jié)構(gòu)
爐水循環(huán)泵(以下簡稱爐水泵)是300 Mw
強制循環(huán)鍋爐用于加速鍋爐的水循環(huán)、提高鍋爐
熱效率的關(guān)鍵設(shè)備。
由于爐水泵直接參與高溫、高壓水循環(huán)，工作
條件十分惡劣，驅(qū)動爐水泵的電機無法用正常的
填料函或機械密封與鍋爐的高溫、高壓水隔離，定
子繞組長期浸在水中工作，定子繞組不但要具有
足夠的絕緣介電強度和耐水性，而且要耐受鍋爐
水的高溫和高壓作用。到目前為止，還沒有能耐
受250℃ 以上高溫并長期耐水的絕緣材料作定子
繞組的主絕緣，必須采用熱屏、熱頸和熱交換器對
高溫爐水進(jìn)行冷卻，使?fàn)t水泵電機工作在55℃
以下 。
吳涇熱電廠兩臺300 Mw 機組的鍋爐各配
備了3臺德國KSB公司制造的LUV250X2—345／
l型強制爐水泵。該爐水泵采用無軸封的濕定子
電機，電動機殼和泵殼用大法蘭連接成一體，并處
于相同壓力之下，因此不需要軸封。為了有利于
電機的冷卻，采用倒置式，把電機裝在泵的下方。
電機與泵連接處的頸內(nèi)裝有隔熱柵板，并有高壓
冷卻水通過，以防爐水從泵通往電機內(nèi)部。電機
內(nèi)部通有高壓冷卻水，用來冷卻電機線圈產(chǎn)生的
熱量如頸部傳來的熱量，電機冷卻水回路示意圖
見圖l。
爐水泵的推力軸承和支撐軸承采用水潤滑，
而且潤滑膜非常薄，所以運行中冷卻水不可中斷。
如果電機停下，強制循環(huán)也隨之停止，這時對于冷
卻器還要像平時那樣通低壓冷卻水，使高壓冷卻
水能進(jìn)行自然循環(huán)，以防電機過熱。
由于爐水泵電機線圈和軸承依靠水潤滑，高
揮著至關(guān)重要的作用。中心節(jié)點可通過廣域網(wǎng)收
集6個電廠的數(shù)據(jù)。工程師、操作人員和主管都
可以查看結(jié)果及趨勢。這些人員隨時能得到機組
實時負(fù)荷和熱效率畫面，從而能夠為提高電廠效
率做出正確的決策。
6 結(jié)語
ABB OPTIMAX信息管理系統(tǒng)為電廠管理層
的決策提供真實、可靠的實時運行數(shù)據(jù)，為市場運
作下的企業(yè)提供科學(xué)、準(zhǔn)確的經(jīng)濟性指標(biāo)。分析機
組的實時運行參數(shù)，通過系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)
據(jù)處理與優(yōu)化的功能，對機組乃至全廠的運行狀況
進(jìn)行準(zhǔn)確的分析、診斷與優(yōu)化；通過系統(tǒng)的綜合實
施與運行，為電廠經(jīng)營、生產(chǎn)、管理的全過程提供了
全面、準(zhǔn)確、及時、充分的決策信息，在規(guī)范管理、標(biāo)
準(zhǔn)操作、安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)率等方面從
實際應(yīng)用中均取得了明顯的效益。在當(dāng)前國家能
源政策和電力市場運作模式下，對發(fā)電企業(yè)在提高
機組效率、節(jié)約能耗、降低電力生產(chǎn)成本、提高企業(yè)
綜合經(jīng)濟效益等方面都將產(chǎn)生巨大的影響。
收稿日期：2007—12—10
作者簡介：鄭 勖(1975一)，男，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，工程
師，碩士，主要從事電力自動控制及能源管理工作。
(責(zé)任編輯：呂斌)
一9 一
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上海電力 2008年第1期
圖1 電機冷卻水回路不意圖
壓冷卻水必須清潔干凈，一旦高壓冷卻水受到污
染，不僅會對軸承產(chǎn)生損壞，還會直接影響電機的
絕緣。目前已在電機進(jìn)口的高壓冷卻水連接管中
裝設(shè)過濾器，除去電機內(nèi)循環(huán)水中的雜質(zhì)，以防高
壓水受污染。
2 爐水泵運行中存在的問題
自1991年、1992年兩臺300 Mw 機組分別
投產(chǎn)至今，爐水泵運行基本正常。1991年到1 994
年曾發(fā)生過爐水泵結(jié)合面泄漏問題，消漏后運行
穩(wěn)定，但依然存在以下不足和問題。
2．1 高壓冷卻水沖洗時間長
爐水泵投運以來，遇停爐檢修放水，按制造廠
要求，在鍋爐本體進(jìn)水前，爐水泵高壓冷卻水(即
一次冷卻水)必須進(jìn)行管道沖洗及電動機腔室沖
洗，直至分別達(dá)到水質(zhì)合格。但在具體管道及泵
體沖洗過程中，發(fā)現(xiàn)要達(dá)到水質(zhì)要求，往往要連續(xù)
沖洗近20 h，不僅耗時長，并且浪費了大量的凝
結(jié)水，也給機組投運前的準(zhǔn)備工作帶來不少麻煩，
使鍋爐水壓試驗、鍋爐水洗工作無法按時進(jìn)行，影
響了機組的啟動速度。
2．2 爐水泵熱備用難以實現(xiàn)
按制造廠推薦的爐水泵運行方式為2運1
備，在此運行方式下，長期熱備用的爐水泵低壓冷
卻水循環(huán)不佳，引起隔熱體冷卻不均(冷卻水進(jìn)口
位置溫度最低)，導(dǎo)致金屬材料受熱不均，膨脹量
不一致，形成熱態(tài)隔熱體微量變形，多次發(fā)生爐水
泵的泵體與電機法蘭接合面泄漏缺陷。
一】0 一
由于高壓冷卻水系統(tǒng)在鍋爐投運期間不允
許有一次水滲漏現(xiàn)象的發(fā)生。因此，為了保證
機組的安全運行，3臺爐水泵長期保持3泵運
行，以犧牲部分經(jīng)濟性為代價取得更大的安全
保證 。
2．3 爐水泵電機在運行中絕緣降低
曾發(fā)生過多次爐水泵跳閘事故，停爐后測量
電機絕緣電阻值為0，給機組安全運行帶來了不
確定因素，同時也影響機組經(jīng)濟運行。
3 改進(jìn)措施
3．1 改進(jìn)爐水泵的沖洗方式
針對爐水泵投運前的管道及泵體沖洗存在耗
時、耗水量大的問題，通過查閱爐水泵相關(guān)資料及
圖紙并根據(jù)電機廠修理部門的反饋信息，發(fā)現(xiàn)爐
水泵電機腔室轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙很小，而電
機下部推力盤拆下時有黑色黏附物，如按制造廠
推薦的沖洗方法，只能進(jìn)行稀釋式?jīng)_洗，必然耗時
長、耗水量大，為此，決定在鍋爐大、小修中，利用
停爐時間長，爐水泵檢修過的情況下，采用浸泡法
進(jìn)行管道和泵體的沖洗。爐水泵冷卻水系統(tǒng)示意
圖如圖2所示。
注1
圖2 爐水泵冷卻水系統(tǒng)
先進(jìn)行爐水泵管道沖洗，待水質(zhì)合格后，將沖
洗水通過注2、注3閥門注入爐水循環(huán)泵，待泵管
放水門和空氣門有水流出后，關(guān)閉注3閥門，對爐
水泵電機進(jìn)行浸泡30 min左右后開啟電機放1、
放2閥門，放盡存水。
重復(fù)上述浸泡操作2～3次，可將爐水泵推力
盤內(nèi)的雜物水，爐水泵濾2前的雜物，通過浸泡的
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沖水經(jīng)電機放1、放2閥門放出，較好地達(dá)到爐水
泵沖洗的效果。例如：對11號爐爐水泵C改進(jìn)
沖洗方式后，使用浸泡法沖洗，爐水泵沖洗時間可
減少9～14 h。按爐水泵沖洗要求進(jìn)水速度控制
在5 L／rain，至少可節(jié)約用水2．7 t，從而在沖洗
時間和用水量上取得明顯實效。尤其是大修后對
爐水泵及電機經(jīng)過檢修工作的情況下，節(jié)能效果
更加顯著，這也有利于提升機組投運的效率。
3．2 加裝輔助循環(huán)冷卻泵
采用3臺爐水泵同時運行的方式，可有效杜
絕爐水泵大法蘭泄漏故障的發(fā)生，從而有效提高
機組運行的可靠性和鍋爐連續(xù)運行小時，減少機
組的啟停次數(shù)。但這樣以犧牲部分經(jīng)濟性的代價
換取安全性的做法并非完全之策，特別在目前電
力市場競爭激勵，提倡節(jié)能增效的大環(huán)境下，采取
必要的措施實現(xiàn)爐水泵的熱備用已迫在眉睫。
通過研究分析，發(fā)現(xiàn)在爐水泵停運期間，只要
爐水泵電機腔高壓冷卻水能夠保持正常循環(huán)，結(jié)
合面就不會出現(xiàn)泄漏。因此，可在爐水泵高壓冷
卻水管道中串聯(lián)一輔助循環(huán)冷卻泵，當(dāng)爐水泵停
運后，輔助泵自啟動，為冷卻水提供循環(huán)動力使其
正常流動，保持高壓冷卻水的正常循環(huán)，從而實現(xiàn)
爐水泵的熱備用狀態(tài)。
根據(jù)石橫電廠的運行經(jīng)驗，加裝輔助冷卻循
環(huán)泵后，機組不僅實現(xiàn)了2臺爐水泵運行、一臺備
用的運行方式，而且其他兩臺爐水泵電流只是略
有升高(升高1～2 A)。一臺爐水泵電機的額定
功率為200 kw ，輔助冷卻泵電機額定功率為4．5
kw ，一年按7 000 h計算，每年每臺鍋爐可節(jié)約
廠用電1 368 500 kw ·h。不但有效減少了廠用
電，延長了備用爐水泵的壽命，而且節(jié)省了維護(hù)費
用，經(jīng)濟效益十分可觀。
3．3 改善爐水泵電機的冷卻循環(huán)
針對運行中的爐水泵跳閘，電機絕緣下降等
問題，分析認(rèn)為溫度高于65℃ 的原因有兩種可能
性：一是熱工溫度報警裝置故障；二是電機內(nèi)部電
氣故障短路跳閘引發(fā)高溫。經(jīng)檢查分析，最終找
到故障原因是由于電機轉(zhuǎn)子與靜子間隙很小，且
電機工作時完全浸在水中，其靜子線圈線棒是用
高壓照射聚已烯絕緣，并用聚酰胺機械保護(hù)套管
組成。在加工中如保護(hù)管彎曲不均勻發(fā)生毛齒，
很可能頂穿保護(hù)層。另外，在運行中高壓冷卻水
的微小雜物可能造成保護(hù)層的磨損。保護(hù)管的磨
損、穿透會影響電機絕緣，甚至?xí)?dǎo)致絕緣擊穿，
造成電機腔室回水溫度瞬間過高，超過保護(hù)動作
值而跳泵。
針對電機“過熱”跳閘的原因，對原制造廠
KSB提供的電動機高壓冷卻水與隔熱屏(隔熱
柵)低壓冷卻水并為一路的方案進(jìn)行改造(參見圖
1)。按原冷卻方案，高壓冷卻水經(jīng)冷卻器冷卻后
進(jìn)人電動機下部，經(jīng)電動機下部推力盤葉輪流向
電動機出口，高壓冷卻水經(jīng)隔熱屏進(jìn)行熱交換帶
走熱量，隔熱屏回水門的開大、關(guān)小直接影響電動
機冷卻水量的變化和隔熱屏冷卻效果。
為了確保運行爐水泵的電機有足夠的冷卻水
量并保證隔熱屏(隔熱柵)的隔熱效果，防止高溫
爐水溫度向下傳遞。經(jīng)過大修，首先將3臺爐水
泵的隔熱屏低壓冷卻水單獨接一路進(jìn)、回水管，確
保電動機、隔熱屏(隔熱柵)有足夠量的冷卻水，避
免電機過熱的現(xiàn)象。
在機組大、小修中，對爐水泵的管道和泵體應(yīng)
作徹底的浸泡沖洗，并利用電機腔室內(nèi)的浸泡沖
洗水，沖走爐水泵濾2閥門前及推力盤間隙中的
雜物，以確保爐水泵在投運前排盡雜物、水質(zhì)優(yōu)
良，影響爐水泵的電機絕緣和正常運行。
4 結(jié)語
爐水泵是電廠生產(chǎn)中必不可少的重要設(shè)備，
針對現(xiàn)有爐水泵的沖洗方式、運行方式、冷卻循
環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化，既是改善爐水泵電機的絕緣、提
高爐水泵運行安全性的有效途徑，也是保證整
個機組運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性的重要
保證。
通過改進(jìn)爐水泵的沖洗方式、加裝輔助循環(huán)
冷卻泵和改善爐水泵電機的冷卻循環(huán)，用以有效
提高爐水泵運行的可靠性、安全性及可持續(xù)運行
小時，從而確保整個300 Mw 機組能夠穩(wěn)定、安
全、可靠、經(jīng)濟地運行。
參考文獻(xiàn)：
[1] 孫樹敏，鄧悌康．強制循環(huán)鍋爐爐水泵電機主要故障及改進(jìn)
措施[J]．中國電力，2000，33(12)：75—77．
[2] 李曉峰．關(guān)于300 MW 機組爐水循環(huán)泵長期泄漏聞題的處
理EJ]．電站輔機．1996(3)：43～46．
收稿日期：2007—12—14
作者簡介：馬燕敏(1982一)，女，上海人，本科，助理工程師，
從事電廠熱工全能巡視工作。
(責(zé)任編輯：杜建軍)
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