爐水循環(huán)泵電機(jī)腔室溫度高原因分析與處理

曹建

摘 要：爐水循環(huán)泵中電機(jī)腔室的溫度升高是當(dāng)前鍋爐工作中面臨的主要問(wèn)題之一。在國(guó)家新能源集團(tuán)國(guó)神府谷電廠中所使用的發(fā)電機(jī)組鍋爐配置有三臺(tái)德國(guó)KSB（凱士比）爐水循環(huán)泵，當(dāng)裝置工作時(shí)，電機(jī)腔室內(nèi)部溫度發(fā)生異常變化，呈現(xiàn)出持續(xù)升高的趨勢(shì)，最高曾達(dá)到55 ℃。在以爐水循環(huán)泵實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和電機(jī)解體之后的情況為基礎(chǔ)做綜合化分析后發(fā)現(xiàn)，電機(jī)底部的濾網(wǎng)處存在大量黑色狀的黏稠物，經(jīng)過(guò)有關(guān)人員檢測(cè)后證實(shí)該物質(zhì)為三氧化二鐵以及四氧化三鐵的混合物，腔室溫度在清除雜質(zhì)后得以恢復(fù)，但后續(xù)仍會(huì)出現(xiàn)溫度升高問(wèn)題，并且雜質(zhì)再次出現(xiàn)。為此，本文對(duì)該情況進(jìn)行分析，希望借此可以給相關(guān)單位提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：電機(jī)腔室;KSB爐水循環(huán)泵;溫度升高

中圖分類號(hào)：TM621.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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 電機(jī)腔室溫度異常情況簡(jiǎn)述

國(guó)家新能源集團(tuán)國(guó)神府谷電廠（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)神府谷電廠”）一期兩臺(tái)機(jī)組所用設(shè)備是亞臨界汽包爐，每一臺(tái)機(jī)組均配置三臺(tái)德國(guó)KSB爐水循環(huán)泵。該廠最早在2008年開(kāi)始投入使用，在使用過(guò)程中，按照設(shè)備的投用時(shí)間對(duì)機(jī)組進(jìn)行大修時(shí)，也對(duì)爐水循環(huán)泵電機(jī)進(jìn)行了拆除和保養(yǎng)。在未將爐水循環(huán)泵電機(jī)進(jìn)行拆除保養(yǎng)之前，其腔室內(nèi)部溫度長(zhǎng)期處于30 ℃及以下，但是，在經(jīng)過(guò)外出保養(yǎng)以及回裝等過(guò)程之后，所有爐水循環(huán)泵都出現(xiàn)了不同程度的腔室內(nèi)部溫度異常升高的情況。通過(guò)觀察可知，最高溫度曾達(dá)到55 ℃（對(duì)于此型號(hào)設(shè)備，當(dāng)溫度達(dá)到65 ℃之后便會(huì)自動(dòng)跳閘）。對(duì)電機(jī)底部的冷水管道進(jìn)行敲打處理之后，內(nèi)部溫度可以降到50 ℃之內(nèi)，但是該情況只能維持幾天時(shí)間，之后溫度仍舊會(huì)異常升高[1]。

當(dāng)上述問(wèn)題出現(xiàn)之后，國(guó)神府谷電廠立即尋求專業(yè)人員進(jìn)行檢查測(cè)驗(yàn)。維修人員將電機(jī)底部的濾網(wǎng)拆除后發(fā)現(xiàn)，濾網(wǎng)中存在大量黑色的黏稠狀物質(zhì)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)黑色黏稠物是三氧化二鐵以及四氧化三鐵的混合物。當(dāng)濾網(wǎng)中存在的雜質(zhì)被完全清除之后，爐水循環(huán)泵的電機(jī)腔室內(nèi)部溫度得以恢復(fù)，但在運(yùn)行一段時(shí)間后，仍舊會(huì)出現(xiàn)類似問(wèn)題，并且濾網(wǎng)中依舊會(huì)有黑色黏稠物出現(xiàn)。當(dāng)前，該問(wèn)題長(zhǎng)時(shí)間得不到有效解決，對(duì)電廠各項(xiàng)工作的展開(kāi)造成了嚴(yán)重影響。該廠爐水循環(huán)泵電機(jī)腔室溫度高畫(huà)面如圖1所示。

2 問(wèn)題分析

2.1 爐水循環(huán)泵電機(jī)熱耗

在實(shí)際工作過(guò)程中，所使用的三臺(tái)爐水循環(huán)泵的電流相同。由此可以斷定，爐水循環(huán)泵的電機(jī)熱耗升高。倘若爐水循環(huán)泵自身的冷卻條件不發(fā)生改變，則其電機(jī)腔室內(nèi)溫度升高并不是因電機(jī)熱耗而引起的。

2.2 軸承間摩擦產(chǎn)生熱量

在機(jī)組所使用的爐水循環(huán)泵中，軸承總數(shù)為3個(gè)，其中，專門(mén)用于由徑向位置固定轉(zhuǎn)子的滑動(dòng)軸承有兩個(gè)，一個(gè)處在電機(jī)的正上方位置，另一個(gè)處在電機(jī)的正下方，通過(guò)這兩個(gè)滑動(dòng)軸承達(dá)到軸向推力穩(wěn)定平衡。此外，另外一個(gè)止推軸承處在電機(jī)軸下方，和上述兩個(gè)軸承作用幾乎一致，也是固定轉(zhuǎn)子，以保證轉(zhuǎn)子能夠和止推軸承實(shí)現(xiàn)有效聯(lián)結(jié)。通常情況下，滑動(dòng)軸承與軸二者間配合間隙處于0.4～0.5 mm，而止推軸承以及上瓦塊間配合間隙則為1～3.5 mm，上述軸承均為水潤(rùn)滑[2]。相較于其他設(shè)備，爐水循環(huán)泵在安裝過(guò)程中有著極為嚴(yán)格的要求，倘若安裝過(guò)程中配合間隙出現(xiàn)問(wèn)題、軸承產(chǎn)生磨損以及軸段發(fā)生碰撞，都可能會(huì)使軸承最終潤(rùn)滑達(dá)不到預(yù)期效果，從而造成軸承摩擦熱量顯著增加。一旦出現(xiàn)上述問(wèn)題，流經(jīng)爐水循環(huán)泵的電流便會(huì)發(fā)生一定的變化，與正常工作狀態(tài)產(chǎn)生一定差異。但是，當(dāng)對(duì)其電流進(jìn)行專業(yè)檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)二者之間并不存在顯著差異，差值處于合理范圍內(nèi)。與此同時(shí)，檢測(cè)人員還多次傾聽(tīng)裝置在工作時(shí)是否存在異響問(wèn)題，但最終均未發(fā)現(xiàn)可疑之處。由此可斷定，軸承之間產(chǎn)生的摩擦并不是引起腔室內(nèi)部溫度升高的原因。

2.3 止推軸承反裝

在止推軸承之中開(kāi)有一些徑向孔，此類孔可以為葉輪正常工作提供一定幫助，推動(dòng)冷卻裝置和電機(jī)二者間高壓冷卻水的循環(huán)流動(dòng)。如果止推軸承出現(xiàn)反裝問(wèn)題，便會(huì)使高壓冷卻水流動(dòng)的方向和原設(shè)計(jì)相反，此時(shí)電機(jī)冷卻的實(shí)際效果便會(huì)明顯降低，而腔室中的溫度則會(huì)顯著增長(zhǎng)。根據(jù)產(chǎn)品安裝示意圖對(duì)止推板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷，一旦裝反止推板，電機(jī)必然無(wú)法正常組裝，因此可以直接排除因裝反止推板而造成電機(jī)腔室中溫度異常升高這一因素。

2.4 少量高溫爐水泄漏至電機(jī)腔室

在爐水循環(huán)泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間設(shè)置有對(duì)應(yīng)的隔熱體裝置，隔開(kāi)熱泵和冷電機(jī)這兩部分是此裝置的主要任務(wù)。如果所使用的隔熱體隔熱效果不理想，那么便會(huì)導(dǎo)致高溫爐水與高壓冷卻水二者間熱量傳導(dǎo)效率明顯增加。一般來(lái)說(shuō)，在電機(jī)腔室內(nèi)進(jìn)行充注處理的高壓冷卻水并不會(huì)和高溫爐水發(fā)生顯著的熱量交換，然而，隨著軸向動(dòng)靜間隙不斷增加，其內(nèi)部也會(huì)有少量高溫爐水深入，并造成腔室溫度異常升高。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)爐水循環(huán)泵中冷卻水的進(jìn)回水溫度和隔熱體的外側(cè)溫度進(jìn)行測(cè)溫處理可以發(fā)現(xiàn)，二者數(shù)值差異處于合理范圍內(nèi)，因此可以將此因素進(jìn)行排除。測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)如表1所示。

2.5 高壓冷卻水裝置

2.5.1 內(nèi)部過(guò)濾裝置堵塞。所有爐水循環(huán)泵中都安裝了外置的高壓冷卻裝置，借此來(lái)抵消在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的不必要的熱量，最終通過(guò)這種方式有效降低電機(jī)腔室內(nèi)部的溫度，最大程度上避免電機(jī)因此發(fā)生燒損。對(duì)于爐水循環(huán)泵內(nèi)注入的高壓冷卻水，通常會(huì)使用一些輔助手段（例如，推力軸承等）將其輸送至對(duì)應(yīng)的電機(jī)組件內(nèi)，當(dāng)冷卻水經(jīng)過(guò)相關(guān)軸承與電機(jī)的線圈以后，會(huì)從隔熱體的出口送入對(duì)應(yīng)的高壓冷卻設(shè)備中開(kāi)始循環(huán)作業(yè)。在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，難免會(huì)有一些污物沉積在電機(jī)和冷卻設(shè)備回路之間，從而對(duì)止推軸承箱內(nèi)的過(guò)濾器造成堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致高壓冷卻水總流通量明顯降低，需要進(jìn)行傳遞處理的熱量得不到及時(shí)傳輸，最終造成電機(jī)腔室中溫度異常升高[3]。

因?yàn)殄仩t在實(shí)際運(yùn)行時(shí)受熱面會(huì)生成一些化學(xué)物質(zhì)，此類化學(xué)物質(zhì)在經(jīng)過(guò)汽包汽水分離裝置分離處理后會(huì)沉積于爐水內(nèi)，如果鍋爐定期排污的效果不理想，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間沉積之后，便使得爐水中出現(xiàn)較多污物。與此同時(shí)，在運(yùn)輸安裝和檢修爐水循環(huán)泵時(shí)可能存在不規(guī)范的操作，從而造成電機(jī)腔室中有污物（例如，灰塵、毛刺及焊珠等）存在。另外，爐水循環(huán)泵的電機(jī)腔室自身同樣也會(huì)形成污物，例如，在維修過(guò)程中出現(xiàn)的三氧化二鐵和四氧化三鐵的黑色黏稠狀混合物等。因此，爐水循環(huán)泵中高壓冷卻水在循環(huán)時(shí)，冷卻裝置或電機(jī)腔室中極有可能會(huì)存在污物，然而，大多數(shù)污物在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后都會(huì)沉積于整體性過(guò)濾裝置上。當(dāng)停用爐水循環(huán)泵之后，爐水循環(huán)泵中的輔助葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，單純借助熱虹吸效應(yīng)很難提供充足的循環(huán)動(dòng)力，從而進(jìn)一步加劇了濾網(wǎng)中污物的沉積速度，使濾網(wǎng)流通截面進(jìn)一步變小，電機(jī)腔室內(nèi)的溫度在下一次啟動(dòng)時(shí)將會(huì)變得更高[4]。

2.5.2 電機(jī)腔室產(chǎn)生注水不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。為了保證水循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，工作人員必須嚴(yán)格依據(jù)規(guī)定要求來(lái)對(duì)爐水循環(huán)泵的電機(jī)腔室做注水處理。在注水過(guò)程中，一定要確保水質(zhì)（顆粒度、氯化物和pH值等）滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，否則極有可能會(huì)導(dǎo)致濾網(wǎng)發(fā)生堵塞，從而使電機(jī)腔室有異物進(jìn)入。在設(shè)備試運(yùn)之前，或者在進(jìn)行解體檢修處理之后，需要對(duì)爐水循環(huán)泵首次注水給予高度關(guān)注。倘若在注水過(guò)程中出現(xiàn)不當(dāng)操作，就會(huì)造成冷卻回路以及軸承間隙等位置出現(xiàn)氣泡，從而對(duì)換熱效果產(chǎn)生一定影響。通常情況下，將從機(jī)組凝結(jié)水當(dāng)作爐水循環(huán)泵中注水管道沖洗水，當(dāng)證實(shí)了沖洗水的水質(zhì)達(dá)標(biāo)以后，要對(duì)電機(jī)腔室中用于注水的管道進(jìn)行及時(shí)沖洗，滿足有關(guān)要求之后沖洗內(nèi)部電機(jī)。

通常情況下，需要通過(guò)以下兩種沖洗形式對(duì)爐水循環(huán)泵內(nèi)電機(jī)腔室進(jìn)行沖洗，即靜態(tài)沖洗以及動(dòng)態(tài)沖洗。所謂靜態(tài)沖洗，實(shí)際上就是將注水門(mén)作為起始位置進(jìn)行沖洗，然后對(duì)電機(jī)底部以及電機(jī)腔室等位置進(jìn)行逐級(jí)清理。當(dāng)泵內(nèi)高壓冷卻設(shè)備放空氣門(mén)和放水門(mén)水流趨于穩(wěn)定之后，便可關(guān)閉放水門(mén)。在上述情況下，一般需要對(duì)電機(jī)腔室注水的速度進(jìn)行適當(dāng)控制，2～5 L/min為宜。高壓冷卻設(shè)備中的放空氣門(mén)需要在確保電機(jī)注滿水后做關(guān)閉處理。當(dāng)高壓冷卻水注滿爐水循環(huán)泵之后，沖洗水會(huì)直接沿泵軸徑間隙進(jìn)入泵體內(nèi)部和下降管中。動(dòng)態(tài)沖洗實(shí)際上是靜態(tài)沖洗的延伸和后續(xù)，在前者合格后，按照順序來(lái)對(duì)系統(tǒng)做三次點(diǎn)動(dòng)處理。由于注水這一操作具有重復(fù)性的特點(diǎn)，因此，可以通過(guò)多次向腔室中注水的方式來(lái)排清其中的空氣，最終經(jīng)過(guò)上述操作發(fā)現(xiàn)腔室中溫度仍未出現(xiàn)明顯降低，由此可以判斷，注水并非造成腔室溫度異常升高的原因[5]。

3 問(wèn)題處理

3.1 改造外置濾網(wǎng)

原本所使用的為內(nèi)置過(guò)濾裝置，現(xiàn)將其改造成外置磁性過(guò)濾裝置，同時(shí)，將泵中驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)應(yīng)的高壓冷卻管道作為其安裝位置。由于需要將該裝置安裝在電機(jī)外部，并且過(guò)濾總面積相對(duì)較大，因此，需要通過(guò)內(nèi)外兩套專業(yè)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行輔助，選擇粗網(wǎng)作為外過(guò)濾網(wǎng)，以過(guò)濾掉顆粒相對(duì)較大的雜質(zhì);選擇細(xì)網(wǎng)作為內(nèi)過(guò)濾網(wǎng)，從而保證電機(jī)內(nèi)部不會(huì)受到細(xì)小顆粒的影響，最終防止電機(jī)循環(huán)水管產(chǎn)生堵塞等問(wèn)題，并預(yù)防因?yàn)殡姍C(jī)腔室內(nèi)部溫度升高引起意外故障。除此之外，還需要添加適當(dāng)?shù)拇虐?，以有效吸附水中存在的一些鐵質(zhì)顆粒，減少鐵質(zhì)顆粒對(duì)推力軸承和導(dǎo)軸承等零部件的影響，有效延長(zhǎng)電機(jī)工作壽命。相較于內(nèi)置過(guò)濾裝置，經(jīng)改造后的外置磁性過(guò)濾裝置中過(guò)濾網(wǎng)極易清洗，并不會(huì)對(duì)爐水泵正常連續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生影響，同時(shí)還有效減輕了工作人員清洗的壓力。

在上述改造完成以后，電機(jī)腔室的溫度能夠在一段時(shí)間內(nèi)保持正常（一般不會(huì)超過(guò)35 ℃），并且對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行清洗處理時(shí)也不需要做停機(jī)等處理，有效增強(qiáng)了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，提高了工作效率。

3.2 定期保養(yǎng)檢修

對(duì)于爐水循環(huán)泵而言，在實(shí)際工作過(guò)程中往往需要進(jìn)行多次啟停操作，并且相較于其他裝置，其大修周期極長(zhǎng)，也極易產(chǎn)生電機(jī)腔室內(nèi)溫度異常增高等情況。為此，相關(guān)人員一定按照機(jī)組臨修情況，以三年為限對(duì)其進(jìn)行全面保養(yǎng)，以六年為限對(duì)其進(jìn)行大修處理，以保證爐水循環(huán)泵可以長(zhǎng)時(shí)間安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 優(yōu)化電機(jī)空間

在爐水循環(huán)泵中，電機(jī)內(nèi)部的空間極為有限，其中，內(nèi)置過(guò)濾網(wǎng)可容納污物較少且極易出現(xiàn)堵塞問(wèn)題，因此，工作人員應(yīng)考慮增添一個(gè)外置過(guò)濾裝置，并安裝于爐水循環(huán)泵的循環(huán)冷卻管路位置，從而提高容污量，并為后續(xù)拆卸以及清理等工作提供便利。

3.4 改變運(yùn)行操作方式

當(dāng)工作人員清理廠內(nèi)爐水泵電機(jī)的濾網(wǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，其中出現(xiàn)的黑色雜質(zhì)實(shí)際上是因爐水循環(huán)泵電機(jī)中有爐水滲入所致。針對(duì)此問(wèn)題，運(yùn)行專業(yè)人員從運(yùn)行操作方式上進(jìn)行了深入分析。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，要投入爐水循環(huán)泵連續(xù)注水，汽包壓力為0.5 MPa時(shí)，停止?fàn)t水循環(huán)泵連續(xù)注水;機(jī)組停運(yùn)時(shí)，當(dāng)汽包壓力為0.5 MPa時(shí)，投入連續(xù)注水;機(jī)組檢修時(shí)，鍋爐放水完畢后，對(duì)爐水循環(huán)泵電機(jī)腔室放水。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)爐水循環(huán)泵電機(jī)腔室放水后，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)需要對(duì)爐水循環(huán)泵電機(jī)腔室重新注水排空氣，但是，爐水循環(huán)泵啟動(dòng)后電機(jī)腔室溫度都出現(xiàn)了升高的現(xiàn)象。通過(guò)咨詢?cè)O(shè)備廠家，正常使用情況下，爐水很難甚至完全不會(huì)進(jìn)入爐水循環(huán)泵電機(jī)腔室之中;機(jī)組停運(yùn)或檢修時(shí)，在爐水循環(huán)泵無(wú)檢修任務(wù)的情況下，無(wú)須對(duì)爐水循環(huán)泵電機(jī)腔室注水和放水，爐水循環(huán)泵放水后，爐水就有可能進(jìn)入爐水循環(huán)泵電機(jī)腔室，這就是爐水循環(huán)泵啟動(dòng)后電機(jī)腔室溫度升高的原因。爐水循環(huán)泵檢修時(shí)，建議對(duì)整個(gè)爐水循環(huán)泵進(jìn)行全面清理保養(yǎng)，徹底清理干凈爐水循環(huán)泵結(jié)構(gòu)內(nèi)的雜質(zhì)。通過(guò)聽(tīng)取廠家的建議，后續(xù)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，國(guó)神府谷電廠爐水循環(huán)泵電機(jī)腔室未再出現(xiàn)電機(jī)腔室溫度升高的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

爐水循環(huán)泵中電機(jī)腔室的溫度異常升高不利于爐水循環(huán)泵正常進(jìn)行。在實(shí)際檢修過(guò)程中，對(duì)導(dǎo)致問(wèn)題出現(xiàn)的原因進(jìn)行了深入分析，盡管在后續(xù)使用過(guò)程中腔室溫度得到了有效控制，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，仍有升高的趨勢(shì)。為此，相關(guān)人員可以通過(guò)縮短檢修保養(yǎng)時(shí)間、優(yōu)化電機(jī)空間、增加外置過(guò)濾裝置以及優(yōu)化爐水循環(huán)泵運(yùn)行操作等方式，對(duì)腔室溫度升高問(wèn)題進(jìn)行處理，以有效提升設(shè)備利用效率，確保機(jī)組得以安全、長(zhǎng)久運(yùn)行。

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