摘要：随着单机容量的不断增大，大型机组的安全运行，对电力系统具有举足轻重的影响。近年来大型辅机设备损坏事故时有发生，严重影响整个机组的安全运行。基于此，本文针对锅炉给水泵前置泵结构可靠性进行分析，以供参考。
关键词：锅炉；给水泵；前置泵；结构；可靠性
一般大型锅炉给水系统由主给水泵与前置泵组成，前置泵为主给水泵提供一定的压力，以满足主给水泵较高的必需汽蚀余量。通用大型前置泵为单级双吸两端支撑、径向剖分卧式蜗壳式离心泵，有上进上出和上进下出两种结构，上进下出结构泵壳与泵座之间以导向键固定，以适应热膨胀和保证检修。本文皆在通过商业ANSYS软件对两种结构壳体进行强度分析，比较两种结构在设备运行中的稳定性。
1前置泵参数
一台600MW锅炉用50%容量前置泵参数：流量Q=1200m3/h，扬程H=75m，效率η=82%。转速n=1485r/min，必须汽蚀余量NPSHr=6m，介质温度T=210℃。
2壳体模型设计与网格划分
（1）壳体模型设计与网格划分。利用SOLIDWORKS对两种结构的壳体进行三维空间造型，然后分别导入ANSYS软件中用Mesh模块进行网格划分，针对壳体结构比较复杂的特点，采用三维非结构四面体网格划分，上进上出结构壳体网格数为317065，节点为514897，上进下出结构壳体网格数为359790，节点为580483。
（2）边界条件与载荷的确定。有限元分析时，其约束条件选取为壳体支脚支撑约束其三个方向的位移，壳体进出口承受2倍的管口力矩，壳体内腔承受1.0MPa的压力，壳体内腔的温度为210℃，外壁与大气接触。上进下出结构泵壳吐出管与泵座之间以导向键固定，可以沿进出口方向滑动。材料选用ZG230-450，弹性模量为211.7GPa，密度为7830kg/m³，抗拉强度极限为450MPa。
3计算结果与分析
利用ANSYS软件对两种结构的壳体进行分析，结果如下：
3.1稳态热应力分析
①热载荷所产生的应力。通过计算可以看出，在壳体单独受210℃的温度影响下，两个结构的壳体支脚与泵盖法兰连接部位均存在着较高的应力水平，且上进上出结构略高于上进下出结构。②载荷所产生的变形。通过计算可以看出，在壳体单独受210℃的温度影响下，两个结构的壳体进出口法兰部位总体变形位移比较大，且上进上出结构大于上进下出结构，致使机组在热运行时，管路所产生的力矩上进上出结构大于上进下出结构。
3.2稳态热应力+2倍管口力矩+1.2MPa内静压力
通过计算可以看出，在壳体承受210℃，进出口法兰承受2倍的管口力矩，壳体内腔承受1.2MPa静压的情况下，两个结构的壳体支脚与泵盖法兰连接部位均存在着较高的应力水平，且两个结构所受应力基本一致。
3.3瞬态热应力分析
通过计算可以看出，在壳体瞬间受到210℃的高温时，上进下出结构壳体所受应力水平均高于上进上出结构且应力越大的部位应力值相差越大。
3.4应力评定结果
从上面的分析可以看出，同一壳体在承受不同载荷的作用和上进上出壳体与上进下出壳体承受同一载荷的作用时，高水平应力的部位是不同的，所产生的危险截面和危险点的位置是不同的。
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4锅炉给水泵可靠性管理完善措施
4.1加强检修
在对锅炉给水泵实际检查中，需要严格依照检修规程来进行，有效的控制泵轴和各部件间之间的间隙，同时还与锅炉给水泵实际运行状况进行有效的结合，定期全面对锅炉给水泵各部位进行检查。对于年度停车检修时也需要加强对给水泵的检修工作，详细的对锅炉给水泵的运行状况进行检查，及时发现存在的隐患并采取切实可行的措施加以处理，确保锅炉给水泵运行的稳定性和可靠性。
4.2严抓运行
锅炉给水泵起动前，必须根据相关操作规程进行。开始起动时，平衡室内一时建立不了压力，泵叶轮密封环和导叶密封环间无水膜，将此水膜视为减振好的水力轴承，此时导致平衡盘、平衡套出现干摩擦，所以，需要注意给水泵的开停不能太过频繁。每次切换泵过程中，泵停后对其进行全面检查，认真分析和了解锅炉给水泵平衡盘与平衡套的磨损情况。实际运行时，流量不可以太过于波动，控制好波动量，不然，将会严重的影响到泵。
4.3增加密封垫，降低容积损失
首先，在中间隔板和泵体间加上密封垫，可有效处理泵中间隔板和泵体之间由于缺少密封垫，导致二级高压的液体回流冲刷腐蚀而致使中间隔板和泵体遭到损坏。其次，对泵体和二级出口泵盖进行改造；原泵盖和泵体间不存在密封，导致二级叶轮出口的液体在回流到一级进口的过程中对泵盖造成冲刷和腐蚀，对泵盖进行修复时新增了一个密封圈，防止内泄漏情况的发生。
4.4建立完善的维护管理体系及制度
应按照锅炉的运行情况与运行计划，充分利用主辅给水泵的相互替换工作明确给水泵的养护与具体检修时间，据此开展养护和检修工作。另外，建立完善的维护管理体系与制度对锅炉给水泵的维护与检修工作予以正确的指导，可使设备养护人员的操作更加的标准规范，有效防止因操作不当而导致设备发生损坏。以预防性维护理念为核心，锅炉检修部门要详细的记录下零部件损坏更换情况，并在此基础上进行预防性养护工作。详细的记录下零部件损坏更换情况，可以清晰的将各部位零件的使用寿命及养护期限全面的反映出来，确保预防性养护工作的有效开展。
4.5加强锅炉给水泵日常养护与检修
当前锅炉给水泵较为常出现的故障多发生在润滑油系统、轴承系统和管路系统，因此在日常维护和检修工作中需要重点做好这些结构的维护工作。通过对锅炉给水泵运行过程中的数据进行分析，同时维护部门还需要对锅炉运行情况及零部件更换情况进行记录和分析，并依据分析结果来制定完善的养护计划，及时对故障进行检修，确保锅炉系统保护良好的运行状态。锅炉运行维护人员需要日常工作中做好润滑系统油量的检查工作，对于油量突发下降情况要进行密切的排查，确保密封部件没有损坏情况，同时还要停机进行深入的检查。
结语
基于ANSYS有限元强度分析，可以比较准确的了解壳体的应力和位置，从而找到危险截面和危险点的位置，进行较精确的强度计算。可以通过ANSYS有限元强度分析，可以为壳体优化设计和工艺强化设计提供参考依据。
参考文献
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作者简介
第一作者；孔祥皓，出生于1990年12月10日，男，蒙古族，籍贯内蒙古呼和浩特市，本科学历，助理工程师研究方向：设计院火电厂机务专业设计
第二作者；刘啸龙：出生于1988年04月16日，男，汉族，籍贯河北省蔚县，本科学历，助理工程师，研究方向：设计院火电厂机务专业设计
论文作者:孔祥皓,刘啸龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
标签：壳体论文; 锅炉论文; 结构论文; 给水泵论文; 上进论文; 应力论文; 网格论文; 《电力设备》2017年第25期论文;