汽泵密封水歷次改造分析

摘 要：由于設計存在問題，華能滇東電廠4×600MW機組汽動給水泵密封水系統(tǒng)在機組停運過程中，尤其是機組緊急停機或汽泵停運過程中，由于密封水的回水不暢問題，導致回水滲漏，進入小機油系統(tǒng)中，既造成凝結水的大量損失，又影響到了機組的安全穩(wěn)定運行，文章通過深入分析了設備深層次的原因，并對我廠兩次密封水改造和改造后的運行效果進行探討。

關鍵詞：FK4E39型汽泵；密封水；改造

1 密封水系統(tǒng)簡介

華能滇東電廠一期工程安裝四臺4×600MW機組，汽輪機由上海汽輪機有限公司引進美國西屋公司技術制造的600MW亞臨界、中間再熱式、四缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機，該機組所用的汽動給水泵組為上海電力修造總廠生產的FK4E39型汽動給水泵技術規(guī)范見表1。

表1

迷宮密封是該型號汽動給水泵密封水系統(tǒng)，其主要原理是利用間隙控制泄漏的方法進行汽動給水泵的密封工作，使高壓側內腔從卸荷水管道接至除氧器下降管到汽泵前置泵入口門前，密封水供水來源于凝雜水管道，使用調節(jié)閥保證密封水與缷荷水之間130kPa左右的壓差來實現(xiàn)密封功能，低壓側密封水回水通過多級水封回水到凝汽器或經旁路排地溝。（見圖1）。

2 運行期間存在的問題

跟蹤發(fā)現(xiàn)華能滇東電廠的4×600MW機組在運行期間，汽動給水泵的密封水系統(tǒng)在緊急停機情況下，出現(xiàn)密封水的回水不暢現(xiàn)象，使小機油箱中進水，嚴重影響了汽動給水泵的正常安全運行。根據(jù)汽泵密封水的結構設計，若緊急停機時需要在較短的時間內打開密封水排地溝截門，將會導致大量密封水無法正常排泄，軸承室中進入大量密封水，讓潤滑油中攜帶大量水，并降低了潤滑油的油質，使汽泵的二次啟動和軸承等重要零部件的安全運行受到影響。

3 對汽泵密封水的回水不暢和油中進水問題分析

結合汽泵密封水的構造和功能，針對本單位汽泵密封水系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的各種問題，對該問題產生的原因和影響展開了認真的分析，得出了如下結論：

3.1 密封水系統(tǒng)設計存在的問題

一是由于密封水失壓而造成的汽泵軸端密封失效，中低壓給水沿迷宮外泄，水量超出密封水回水管道的排泄能力，從而導致給水沿油擋進入了軸承室，使得小機油中進水。解決密封水失壓而造成的汽泵軸端密封失效防止油中進水一是將卸荷水通過單獨的管道引至凝汽器，減少竄出的中低壓給水，同時可以考慮在卸荷水母管上增加一只逆止門，以減少從除氧器下降管道里倒流過來的中低壓給水；二是考慮適當增加一路密封水水源，備用的密封水源的選取必須保證水壓高于汽前泵出口壓力130kpa，鄰機凝雜水母管可以提供，現(xiàn)每單元機組已經連接。

二是密封水的回水不暢造成回水腔室滿水，本應通過多級水封回到凝汽器的密封水回水沿著軸頸竄入軸承室導致油中帶水。解決回水不暢一是可以采取減小水封長度和每臺汽泵單獨設置水封，以應對多級水封回水阻力設計過大的問題；二是特殊情況下密封水回水可以直排地溝，以減少阻力，電動門打開與密封水與卸荷水差壓聯(lián)鎖。

目前已經在2臺機組之間增加凝雜水聯(lián)絡管并增加閥門，為減少2臺機組凝雜水的相互干擾，在凝雜水母管的起始端增加了一逆止閥。

3.2 運行操作方面的原因

由于正常運行和跳閘后兩臺汽動給水泵大量軸端漏水全部通過密封水回水管路排至凝汽器和地溝，因排水量過大、水壓過高使漏掉的水量不能夠完全地通過排水管排盡，致使汽泵軸端大量地漏水；特別是廠用電失去時由于汽泵出口電動門關閉不嚴密使高壓水返至泵內軸端漏泄情況加劇。

根據(jù)現(xiàn)場實際調查情況，汽泵給水泵的密封水到地溝截門位置與集控室的距離太遠（截門在汽機房零米位置，而集控室位置距離汽機房13.7米），若是出現(xiàn)汽泵緊急停運情況，缺少足夠充分的時間來保證運行人員順利打開密封水排地溝截門（從集控室到排水閥門大約需要3～4分鐘），完全無法保證緊急情況下的密封水正常排泄。通過以上分析，文章認為該因素是導致密封水回水不暢的主要客觀因素之一。

3.3 多級水封的制造和安裝問題

基于工作原理上分析，密封水系統(tǒng)的正常運行與汽泵密封水多級水封的制造和安裝質量問題也有直接關系。文章認為主要有以下幾個方面的因素：

（1）我廠的給水泵汽輪機密封水的多級U形水封安裝在凝汽器低壓擴容器旁，多級U型水封槽的引出管接至凝汽器汽側，從圖一中我們不難看出，在汽前泵入口不能正常接收泄荷水的情況下，汽泵密封水的泄荷水難免會增加到回U形水封的水量中去，造成密封水的回水量大，從而導致回水不暢。

（2）根據(jù)多級水封的安裝跟蹤調查，其安裝制造均已按照設計的要求進行，但是由于多級水封的汽阻大，如果給水泵汽輪機的密封水回水如果克服不了多級水封的汽阻，就會造成給水泵汽輪機密封水回水困難。

4 華能滇東電廠600MW機組汽泵密封水系統(tǒng)改造

4.1 給水泵汽輪機密封水系統(tǒng)第一次改造

為了防止小機油中進水，我廠對#4機給水泵密封水進行改造，增加了密封水回水至地溝氣動門，增加了卸荷水至地溝氣動門、事故供密封水氣動門，每個氣動門前都加手動門，正常運行時手動保持開啟狀態(tài)，改造方案如下：

（1）在回水管路問題上，在汽動給水泵卸荷水內腔室引出的回水管路中增加一路回水排至地溝，在密封水差壓小于30kpa時立即聯(lián)開此氣動門，可以迅速打開卸荷閥，將泵內漏出的水及時排出。在除氧器下降管與卸荷水母管上卸荷閥之間增加一只逆止門，以防止從除氧器下降管道倒流過來的中低壓給水。

（2）密封水回水水封排地溝旁路門現(xiàn)在安裝的手動門改為氣動門，氣動門在密封水差壓小于30kpa（或小機跳閘）時立即聯(lián)開，可以迅速打開回水水封旁路電動閥，使密封水回水腔室的水迅速直接排至地溝，并要求閥門失電打開。

（3）卸荷水事故排放逆止閥與除氧器下降管之間設置密封水事故備用水源，將其接至汽泵密封水入口濾網(wǎng)手動門前，在凝雜水至汽泵密封水水平管段增加一只逆止閥，以防止中低壓給水倒至凝雜水母管。（見圖2）

對改造后的卸荷水至地溝氣動門、事故供密封水氣動門、密封水回水至地溝氣動門進行邏輯修改。即當兩臺凝泵中任一臺凝泵出口壓力≥2MPa時，上述改造氣動門關閉；當兩臺凝泵跳閘或者停運時，運行人員可以在DCS畫面上手操氣動門開啟，且當兩臺凝泵出口壓力均≤1MPa時，上述改造氣動門將自動開啟。

4.2 第二次改造給水泵汽輪機的密封水系統(tǒng)

由于第一次改造后效果不理想，事故情況下即使密封水回水至地溝的氣動門開啟但是由于多級U型水封的汽阻存在，密封水回水還是不暢通，并且密封水回水至地溝造成凝結水浪費和流失，沒有看到明顯的經濟效益于是我廠又對汽動給水泵密封水管道多級水封回水系統(tǒng)進行如下改造：

（1）此次改造直接撤除多級U型水封，增加了一個無壓回水箱，將兩臺汽泵密封水回水分別接入無壓回水箱收集，再接入凝汽器。通過控制回水箱水位，防止凝汽器真空破壞。

（2）汽動給水泵卸荷水原設計為，接入汽動前置泵濾網(wǎng)前、除氧器下水管電動調節(jié)閥后的中低壓給水管道?，F(xiàn)在該管路上增加一路緊急聯(lián)動放水管路，接入本系統(tǒng)無壓回水箱內，由汽動截止閥聯(lián)動控制啟閉。當機組失去廠用電、密封水中斷瞬間可緊急排空卸荷水，避免一期出現(xiàn)汽泵軸端密封失效導致的密封水噴出、油中進水情況發(fā)生。另外，在原設計中汽泵卸荷水接入中低壓給水管道的管路上增加一個止回閥，防止中低壓給水倒流。

（3）密封水管道增加一路備用水源，防止廠用電失去，凝雜母管停用時導致汽泵密封水失壓。該備用水源取自中低壓給水管道，連接到汽泵密封水入口濾網(wǎng)手動門之前。在凝雜水管道至汽泵密封水水平管道上增加一只止回閥，以防止中低壓給水倒流至凝雜母管。

（4）無壓回水箱水位手動控制：由運行人員在小機密封水回水調節(jié)閥手/自動控制站給定調門開度指令，改變小機密封水回水調節(jié)閥開度，維持無壓水箱水位在正常水位。

無壓回水箱水位自動控制：運行人員將小機密封水回水調節(jié)閥手/自動控制站投入自動，設定無壓回水箱水位，控制系統(tǒng)自動改變小機密封水回水調節(jié)閥開度，調節(jié)無壓回水箱水位至設定水位。（見圖3）：

（5）600MW機組汽泵密封水改造后運行效果

通過我廠一、二次密封水系統(tǒng)改造情況來看，第二次改造比第一次改造效果好，第一次改造雖然增加了增加了密封水回水至地溝氣動門，增加了卸荷水至地溝氣動門、事故供密封水氣動門，既能在事故情況下開啟密封水回水至地溝氣動門，又能及時排除卸荷水，同時在密封水失去時可以通過事故供密封水啟動門開啟供給密封水，但是由于多級U型水封的汽阻存在，密封水回水要克服其阻力，并且多級U型水封要注水充分，否則就會造成密封水回水不暢或者漏真空，第二次改造取消了多級U型水封由無壓回水箱代替，無壓水箱具有很大的容量，只要無壓水箱維持一定的水位就能保證密封水回水正常回流，并且機組維持真空正常，從第二次改造后的運行效果來看，密封水完全能夠起到密封作用，回水通過安裝在零米無壓回水箱可正?；亓髦聊鲿r，汽泵密封水在機組正常運行過程中能夠保持良好的運行狀況。我們隨后進行了汽泵密封水的回水情況的緊急情況下檢查，檢查發(fā)現(xiàn)密封水的回水暢通無阻，沒有出現(xiàn)因為密封水的回水不暢問題而造成小機潤滑油進水的現(xiàn)象。

我們根據(jù)對#4機組汽泵密封水改造的成功經驗，又將其余三臺機組的兩臺汽泵的密封水系統(tǒng)進行了改造。

5 結束語

汽泵密封水在改造后的機組正常運行中能夠保持良好的運行狀況。相對改造前，因為解決了U型水封漏真空汽泵密封水回水不暢和的問題，機組真空得到顯著提高，從改造至今從未發(fā)生過因為汽泵密封水的回水不暢而導致潤滑中進水的情況，有利于高品質水的回水，降低了水損失，提高經濟效益。

參考文獻

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