摘要：换流阀冷却系统稳定运行是直流输电工程正常运行的前提和保证，而主循环泵是换流阀冷却系统的核心[1]。但由于主循环泵正常工作时需高速旋转，所以对机械密封质量要求非常严格，各换流站也常因主循环泵的机械密封问题影响正常运行。本文将简述伊敏换流站所用高澜技术阀冷系统主循环泵渗水缺陷分析处理过程并对主循环泵机封在线更换的具体流程进行详细讲解。
关键词：换流阀 冷却系统 主循环泵 机械密封
1引言
换流阀冷却系统（以下简称阀冷系统）是换流站最重要的设备之一，而作为阀冷系统核心组成部分的主循环泵，其主要作用是提供用于散热的水循环动力。由于长期高压力高速旋转使其对本身的机械密封质量要求很高，但常因其机械密封质量或安装工艺问题导致渗油、渗水现象。本文将针对高澜技术阀冷系统主循环泵机械密封问题进行分析，并对其主循环泵机封在线更换的具体流程详细说明。
2事故简介
2017年03月伊敏换流站巡检发现极I #2主循环泵漏水，1分45秒左右一滴，漏水检测杯中漏水已达到5CM左右。
3故障原因分析
3.1主循环水泵机械密封简要介绍
伊敏换流站阀冷系统主循环水泵采用KSB公司产品，水泵型号：CPKN-C1-200-500，机械密封采用博格曼公司产品，型号：M7N/65-G9-Q1Q1，密封面材质：碳化硅，如下图1。
图1 M7N机械密封
机械密封由动环和静环的端面组成一对磨擦副，动环依靠密封室内液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面产生一定的比压和保持一层极薄的液体膜（造成阻力防止泄漏并润滑端面）而达到密封的目的，压紧元件（弹簧）产生压力，使泵在不运转的状态下保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并保证杂质不会进行密封端面。结合故障现象来看，基本可以判断是A2和A1之间、B2和B1之间互联链路的质量不佳导致[2]。
3.2故障原因分析
由于机械密封位于泵轴高速旋转部件处的密封，密封面杂质、安装不到位、密封面过热、密封面磨损均会造成机械密封的轻微渗漏。阀冷系统采用超纯水介质时，对水泵的机械密封要求比其它介质（自来水、纯净水、污水等）更高。根据JB4127《机械密封技术条件》中规定，水泵轴外径＞50mm的水泵渗漏量≤50ml/h，约3滴每10s，机械密封仍在正常工作范围内。伊敏换流站机械密封渗水原因分析如下：
1、机械密封本身质量问题，导致机械密封在运行过程中动环固定槽端口出现破损，导致动环和静环的端面贴合不良导致渗水。
2、机械密封在安装过程中存在一定的安装偏差风险，安装误差会导致机械密封密封不良出现渗水；安装误差风险是无法避免，只能尽量减小。
4故障处理情况
伊敏换流站组织站内人员及厂家技术人员怀疑主循环水泵机械密封在运行过程中动环固定槽端口出现破损，导致动环和静环的端面贴合不良导致渗水。为保证站内阀冷系统安全可靠运行预进行主循环水泵机封在线更换，具体施工步骤如下：
1、由运行人员进行检修作业前的安全措施实施，并进行确认。
2、由运行人员检查阀冷系统主泵运行状态，确定需要更换的主泵处于备用位置。如需检修主泵处于备用状态，需将OP面板上按K8（主泵运行时间清零）键投入运行的主泵运行时间清零，并拍照记录。如检修主泵处于运行状态，需将在OP面板上按K9（主泵手动切换）键将运行状态下的主泵切换至备用泵状态[3]。
3、在阀冷系统控制柜AP4柜或者AP5柜OP面板进行拍照，记录阀冷系统运行数据，以备机封更换完成后复位。
4、在AP4控制柜或AP5控制柜的OP面板上按下K6（预警屏蔽）键，进行预警屏蔽，再按下K5（跳闸保护投退）键，将压力、流量、液位保护退出。在画面上选择并双击按钮至退出。
5、在AP4柜将XT2A，XT1A跳闸压板退出，在AP5柜将XT2B，XT1B跳闸压板退出。
6、断开需检修处于备用状态的主泵安全开关。
7、用记号笔标记待检修主泵进出口的蝶阀V027、V003或V028、V004的阀门位置，标记完成后关闭蝶阀V027、V003或V028、V004，打开主泵泄空阀V224或V225球阀开始排水，将泵体内的冷却介质排空，拆除机封冷却管，排水过程中，观察主泵出口压力表是否下降，如果为下降，如果排水一升左右未下降至0，表明主泵进出口蝶阀未关闭，需马上停止放水，检查主泵进出口蝶阀关闭状态，然后排水。
8、用活动扳手拆掉主泵联轴器的保护外罩和联轴器，联轴器连接螺杆拆卸过程中，注意最好采用梅花固定扳手，以防对铜螺帽的损坏，零部件采用分类保管，以免丢失损坏。
9、拆除泵体支撑的两个地脚螺栓和泵体端盖螺栓。安装脚手架至泵体正上方，确保脚手架安装稳定后，在脚手架上悬挂手动葫芦，利用吊带将泵体吊住，紧固泵壳上自带的4个单头螺栓，慢慢将泵盖顶出，再用手动葫芦将水泵叶轮组件与泵壳分离，搬运至安全地点存放，进行下一步检修分解工作。
10、在安全地点对水泵组件进行分解，第一步将叶轮拆卸，用41#扳手或者套筒，拆除叶轮顶端的紧固螺栓，取出叶轮。第二步，测量内机封动环至泵轴上端台阶面尺寸，记录测量数据，待复装使用，再将水泵内机封拆卸，先取出动环，动环拆卸过程中先松开静环固定件上的3个内六角螺栓，再取出静环。
11、再拆除水泵外机封固定端盖的4个固定螺栓，利用葫芦将水泵后盖取出，记录外机封动环上表面至泵轴上端台阶面尺寸，记录测量数据。再拆除外置机封动环，动环拆卸过程中先松开动环固定件上的3个内六角螺栓。再取出外机封静环。
12、外机封固定盖取出后，对主泵轴和轴套检修清洁检查，如轴套出现磨损需更换，更换轴套需同时更换轴套密封圈。如轴套不需要更换，轴套密封圈仍需更换新密封圈。确定轴套完好和主轴清洁完成后对水泵机封进行复装。
13、将外机封静环安装至机封外盖上压紧、压平，符合安装机封安装要求后，重新装回主轴上，注意机封外盖进出口的方向。避免出现机封冷却管安装错位。再安装外机封动环，动环固定尺寸需与原拆卸记录的尺寸一致，并安装密封垫圈。拍照记录。
14、内机封安装与外机封安装顺序方式一样，用干净棉布将新的内机封静环擦干净，在内机封静环外圈及端面上也涂上润滑脂，然后将内机封静环端面朝外慢慢嵌入内机封静环槽内，注意一定要平整，将内机封静环槽及内机封静环缓慢装到轴上，确保内机封静环不要脱出，然后再将内机封动环擦干净后在其内圈及端面涂上润滑脂，端面朝内轻轻旋转慢慢将内机封动环与外机封静环端面贴紧，将内机封动环弹簧压紧至标记处上紧内六角螺丝。
15、用葫芦将叶轮吊起装到轴上，紧固4脚螺栓和叶轮顶端固定螺栓，在将泵体放倒慢慢装到泵外管道上，对角拧紧泵盖紧固螺栓以及泵底支撑螺栓，安装联轴器。
16、用百分表检测主泵和电机的同心度，要求同心度误差控制在+/-0.10mm范围以内。将百分表的磁铁底座固定在水泵轴上（如图2），
百分表表头紧挨到电机轴上，确定好电机轴上上、下、左、右的4个点，转动电机轴，记录4点的数据，左右误差大于+/-0.10mm，用撬棍将电机左右摆动至误差允许范围内，上下大于+/-0.10mm，给电机底座增加或者减小铜片来调整至误差允许范围内（如图3）。同心度检测完成后安装联轴器保护罩，安装机封冷却管。
图2 图3
17、再确认主泵机封更换完成后，且所有部件安装完毕后开始往主泵内注水，此时运行人员观察OP面板上的参数，一人缓慢打开主泵出水蝶阀V003或V004，确保OP面板上的参数变动范围在报警范围以内，缓慢开启阀门1/10观察3分钟，待参数恢复后继续开启阀门，直到打开至检修前标记位置，然后在慢慢开启主泵进水阀门V027或V028，直至完全打开。注水期间，观察系统压力及液位变化，当膨胀罐压力低于补气电磁阀启动值，电磁阀开始工作，必须立刻关闭阀门，直到膨胀罐压力高于氮气补气值，电磁阀停止工作，继续缓慢的打开
阀门注水，该步骤重复操作，直到压力无变化为止[4]。
18、参数正常后合上检修泵的安全开关，然后按K9键切换至检修泵运行，运行1个小时观察检修泵是否存在漏水，待参数正常后，观察1个小时，恢复跳闸压板、跳闸保护以及预警。
19、清理现场。
5结论
本文通过对高澜阀冷系统主循环泵机械密封问题进行分析，并对其主循环泵机封在线更换的具体流程详细说明。在对其主循环泵机封在线更换时应注意检修前应断开水泵电源，防止误动或触电伤害。检修过程中应注意保护系统其它设备。拆卸下的物件应妥善存放，避免损坏。电机和水泵进行调整后，与机架的连接螺栓必须紧固。建议日常巡视时密切关注其主循环泵的机封磨损情况，大修时候统一检查，如有磨损情况，建议停电更换。
参考文献：
[1]许根富，尚立新.高压晶闸管换流阀外水冷系统分析[J].中国电力，2009，42（12）：42-44
[2]直流换流站运维技能培训教材（阀冷却系统）
[3]换流阀冷却系统操作手册GLTD-04-2-4008AB0502-1A0
[4]国家电网公司.换流站运行[M].北京：中国电力出版社，2
作者简介：
韩铎（1992.12-），男（汉族），内蒙古呼伦贝尔市鄂温克自治旗伊敏河镇国网换流站，职称：助理工程师；研究方向：换流阀及继电保护工作。
论文作者:韩铎
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
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