摘要：2013年运行巡检人员对设备检查过程中发现低加疏水泵驱动端轴承室水平振动0.15mm，机械密封甩水严重，发现问题后立即停止该水泵运行，随后检修人员对水泵检修后发现水泵部件损伤严重，下面对该运行的疏水泵故障进行诊断分析，分析水泵可能产生故障的原因，并采取有效的应对措施。如果水泵叶轮汽蚀超标，不但会引起水泵性能下降，严重时还会导致使液流中断，泵不能正常工作。本文介绍了水泵产生缺陷的原因与特点，分析了水泵产生故障的条件。同时通过对导致水泵产生缺陷的各类原因进行分析，防止水泵再次发生类似的不安全事件。
关键词：疏水泵，汽蚀，断裂，磨损，噪声，振动
正文：
一、低加疏水泵的作用：
首先，低加的疏水是高品质的水，如果没有疏水泵，低加疏水就要导到凝汽器内，低加疏水的温度是很高的，这样对机组的真空会有影响，会是真空下降，降低机组运行效率。
其次，低加疏水到了凝汽器之后，又被凝结水泵打回来，在到轴封加热器在到低加中被加热这对，抽气是一种浪费，是一种重复加热。
再次，采用疏水泵后疏水进入加热器出口的主凝结水管道，提高了加热器出口的凝结水的温度，减少了凝结水再去除氧器之后到锅炉里的吸热量，减少了疏水流入凝汽器的冷源热损失，挺高机组热经济性。
最后，采用疏水泵和疏水自流的结合方式对疏水的处理更灵活，对疏水水位控制手段更丰富。
二、事件经过：
2013年6月13日，运行巡检人员检查低加疏水泵运行状况，发现低加疏水泵驱动端轴承室水平振动0.15mm，水泵运行中内部噪音较大，机械密封甩水严重并停止该泵运行切换备用水泵运行。接到运行人员通知后检修人员到达低加疏水泵现场，对其状况进行确认，确认时发现轴承支架与轴承室法兰连接部位发生断裂，水泵油杯油脂变黑。随后开出工作票对疏水泵进行解体检修，检查其故障发生的原因。
三、检查结果：
3.1 检查发现该泵驱动端轴承支架与轴承室法兰连接部位发生断裂，两侧机械密封烧损，非驱动端轴承室，补充油杯油脂变黑，初步确认，驱动端轴承支架断裂、驱动端支撑滚动轴承烧损。
3.2 水泵驱动端轴承型号：SKF 6309，轴承烧损保持架变形破损。
3.3 非驱动端轴承型号：SKF 7309DBD（两套）、保持架完整，滚动体无明显损伤。
3.4 两侧机械密封U2250-UTV82/F，工作面、机封压盖内孔、弹簧组件全部烧损，并报废。驱动端机封旋转部套定位螺钉变形，已无法拆卸。
3.5 驱动端轴承衬套磨损严重报废。
3.6 水泵叶轮口环磨损、两侧泵盖口环内孔磨损严重，需重新更换口环。
3.7 叶轮两侧盖板，拱形叶片与盖板过渡处严重汽蚀并穿孔。
3.8 两侧轴承室铜制旋转密封环磨损报废。
3.9 泵轴严重磨损报废。
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四、原因分析：
4.1 低加疏水泵信息：
疏水泵型号：SS-4；设计流量：80m3/h；水泵扬程：171m；水泵转速：2970r/min；供应商：沈阳特殊泵厂；出厂日期：2001年7月；电动机型号：Y280S-2；功率：75/WK；电压：380V；后改为变频调速电动机；该泵驱动端、非驱动端轴承支架为整体铸造，再进行车削加工的组装件。
4.2 检查发现该泵轴承支架实际为钢制、焊接加工件，且焊口部位无坡口，焊接质量差、断焊、咬边缺陷较大，焊道填充不饱满。
4.3 该泵为热水泵，输送介质温度为：120℃。由于该泵始终处于高温介质下运行，若其过流部分的局部区域，通常是叶轮叶片进口稍后的某处，抽送液体的绝对压力下降到等于或低于当时液温下相应的汽化压力时，就会因汽化产生汽泡。汽泡中主要是蒸汽，但由于水中溶解有一定量的气体，所以汽泡中除了蒸汽以外，还夹带有少量的气体。这些汽泡随着水流流到高压区时，高压液体使汽泡急剧缩小以至凝结成水，汽泡逐渐变形而破裂。在汽泡破裂时，细水滴以高速填充汽泡空穴，发生互相撞击而形成强烈的水击，可达到10~100MPa，使过流流道的材料受到腐蚀和破坏。就产生汽蚀现象。汽蚀现象的发生会对水泵的转子、静止部件产生汽蚀性振动，汽蚀初生阶段，对泵的外特性无明显影响。待汽蚀发展到一定程度，使流道的有效形状因汽穴空间较大而形成“堵塞”时，由于叶轮和液体的能量交换受到干扰和破坏，泵的流量、扬程、效率、轴功率曲线开始下降，严重时会使液流中断，泵不能工作。易造成金属部件的振动疲劳损坏。
4.4 产生噪声和振动，泵发生汽蚀时，汽泡在高压区连续发生突然破裂，微细射流的高速冲击将形成噪声，汽泡崩溃时的冲击作用将使泵组产生振动。汽蚀噪声与汽蚀发展的程度有关，噪声大时汽蚀对材料的破坏作用也大，可以利用噪声的这种特性，用以判断汽蚀的严重程度。汽蚀引起的振动主要原因有二。一是汽泡破裂产生的高频振动；二是当叶片进口处冲角较大时，进口边后方会形成脱流，产生时生时灭的不稳定汽穴。
4.5 对流道的材料造成破坏，当汽泡周围的液体压力上升时，汽泡受到压缩，使汽泡内的压强升高。汽泡破碎时，形成微细射流（速度可达130m/s，压强可达200MPa）。流道金属表面在高频高压的微细射流作用下，材料表面晶体发生疲劳破坏，严重时呈现蜂窝状的空洞。另外，微细射流造成的冲击还会形成200℃以上的高温，使流道金属出现电解现象而产生强烈的化学腐蚀。
4.6 该泵是热水泵，水泵运行时泵体内部的介质热量会传递给水泵的本体及回转部件，产生热膨胀，膨胀的部件靠水泵转子、静止部件的装配质量以及调整，使其达到安全运行条件。由于轴承支架为拼装、焊接、加工部件，使得该部件的刚性极差，加之部件膨胀、冷却现象的周始往复，焊口冷热、收缩变形，致使焊口疲劳，产生断裂损坏。
4.7 焊接部件在焊道两侧，存在热影响区域，该区域的焊道内应力极大，且不易释放，金属组织晶粒粗大，甚至产生过热组织，过热区的塑性和韧性明显下降，是热影响区中机械性能最差的部位。所以，在热影响区，部件极易出现裂纹，久之便会断裂（焊接部件应该做高温回火处理，消除内应力）。
4.8 该泵轴承支架应为整体铸造加工件，可实际情况为：钢制材料焊接加工件，从材料的使用以及加工制工艺中，存在重大问题。加之焊道焊接质量较差，焊口部位填充量不足、焊口无坡口等诸多缺陷，使得该部件刚度不足，造成损坏。
五、整改措施：
5.1 更换水泵轴承支架，对水泵泵轴进行加工，对叶轮处进行补焊处理，叶轮重新做动平衡试验，合格后进行回装。等待条件检查现场所有同型号疏水泵的轴承支架，对支架焊口进行重新焊接处理。
5.2 更换水泵驱动端及非驱动端轴承及机械密封，加强设备技术监督手段，对运行设备的轴承、振动、温度、油量、油温、冷却水量、冷却水温进行全面控制，保证运行设备的全面受控。
5.3 加强水泵运行管理，在泵启动前应仔细检查系统放水门、排空气门要关闭严密，防止空气漏入系统。
六、结束语：
水泵长时间运行时产生缺陷因素较多，运行过程中应做好轴承温度、油位及振动的测量工作，时刻观察水泵的运行状况，发现异常及时停运水泵进行解体检查处理，避免因小缺陷扩大发生大的缺陷，导致水泵无法正常运行，影响系统的稳定性。
论文作者:李伟常
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
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