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一起闭冷水箱水位异常上升的故障原因分析及处理
周海峰 李科文 刘维明 陈金卫 任建伟
（国家能源谏壁电厂，江苏谏壁 212006）
【摘要】：介绍了国家能源集团谏壁电厂12号机组闭冷水箱水位异常上升的原因分析，通过分析、判断，最后查找出是由于闭冷水用户乙前置泵电机侧驱动轴承处腔室机械密封损坏，造成低压给水和闭冷水混合引起。分析了未及时发现的原因，消除了故障，提出了整改措施。
【关键词】闭冷水箱水位、前置泵机械密封、水位上升原因分析
0 引言
国家能源集团谏壁电厂六期11、12号机组为上海汽轮发电机有限公司生产的K-156型亚临界燃煤300MW发电机组，为新型的亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、反动式凝汽式汽轮机。配套有一套闭冷水系统，其功能是为机组冷油器等辅助设备、辅机设备提供充足的冷却水，其闭冷水水质较好，可以冷却比较精密的部件。该系统为闭式回路，用开式冷却水系统的水流经闭冷器来冷却闭式循环水系统中的冷却水。闭冷水系统包括2台全容量功率为280kW的闭冷泵、3台半容量闭冷器、1台膨胀水箱（即闭冷水箱）等主要设备。闭冷水系统采用除盐水和凝结水作为循环水，用凝结水输送泵或凝结水向膨胀水箱补水，然后通过闭冷泵在闭式回路中循环。闭冷水系统出力可满足机组各季节最大出力运行。全容量闭冷泵型号为400S-45，转速为1450r/min，扬程为45m，流量为1700m³/h，电压为6kV(现场编号为甲、乙)。膨胀水箱容量20m³，为谏壁电力修造分公司生产。水位2300mm高报警发讯，连关补水调整器；水位1500mm低报警发讯，联动凝输泵。
11、12号机组闭冷水管可以互通，如图一所示。公用系统空压机等冷却水一台机组供，即一台机组联络水门保持开启，一台机组闭冷水联络门保持关闭。
图1 闭冷水系统简图
1 故障现象
2017-02-08,12号机组启动后，闭冷水箱水位出现上升现象，直至2600mm后量程不可见。运行人员至闭冷水箱就地检查，发现水位变送器指示准确，闭冷水箱水位已经2800mm（溢流管接在该处），闭冷水不断从溢流管处溢出，流淌至地沟。
2 原因分析
2．1 初步原因分析
运行人员检查凝输泵没有误启动，凝泵出水母管至闭冷水箱紧急补水门无内漏。此时运行人员怀疑公用系统闭冷水管有串流，查11号机闭冷器出水温度为18℃，闭冷水母管压力压力为0.71MPa左右（开冷泵启动对闭冷水温和压力有一定影响）；而12号机闭冷器出口温度19℃，闭冷水母管压力为0.68MPa左右。
初步分析为11号机组在2015年中修期间很多闭冷水用户进行了清理，故闭冷水压力较高；此外江边循泵循环水先通过11机组，12机组闭冷水压力一直较低。2016年机组调停次数多，闭冷水联络门操作频繁，怀疑此时两台机组闭冷水从联络门处串流，造成12机闭冷水箱水位上升。准备利用机组调停机会申请将闭冷水四只联络门更换新门。
2．2 实际原因分析
2017-07-01，12机乙前置泵电机侧驱动轴承处机械密封冷却水出水管接头漏水，运行人员电话联系检修人员。检修人员现场复紧冷却水管接头，发现漏点反而变大，由少量滴水变为雾状喷水（如图二所示）；要求停用乙前置泵，将闭冷水冷却水进、出水门关闭处理。
图2 乙前置泵驱动轴承处机械密封冷却水出水管接头雾状喷水
图3 乙前置泵冷却水进、出水总管温度
乙前置泵停用需要停用乙汽泵，中班运行人员接班立即做准备工作，此时发电部值班领导来到现场检查，这名领导做过运行专工和集控值长，发现漏水处呈雾状，怀疑漏出的水不是33℃的闭冷水，而是160℃左右的低压给水。手摸乙前置泵冷却水进、出总管有明显温差。用测温枪对前置泵有关冷却水管道测温，12号机闭冷水温33℃，乙前置泵冷却水进、出总管温差35/51℃，如图三所示。甲前置泵进、出冷却水分管进出35/42°C。
图4 乙前置泵驱动轴承处机械密封进、出冷却水管温
而乙前置泵电机端驱动轴承处机械密封冷却水进水管温度50℃，出水管温度达到
了108℃。如图四所示。
从上述现象分析，12机乙前置泵腔室的低压给水应该倒入了闭冷水系统。但流程是怎样的呢？让我们再研究一下该机组的FA1D53型前置泵。
2.3 FA1D53前置泵介绍
2.3.1 概述
FA1D53前置泵是卧式双吸蜗壳式泵,为上海电力修造总厂生产。由静子和转子两大部分组成。静子包括蜗型泵壳、轴承座、轴承座端盖、机械密封壳体、泵壳磨损环等部件；转子包括泵轴、轴套、机械密封轴套、滚子轴承等部件，如图五所示。
图5 FA1D53前置泵
⑴壳体:壳体为碳钢铸件制成，是双蜗壳型、中开式。进出口水管为壳体下半部结构。壳体通过泵脚支撑在箱式结构的泵座上，壳体与泵座的接合接近轴中心线，其热膨胀滑动纵向与横向的对中靠纵销和横销来保证。
⑵叶轮:叶轮为不锈钢铸件，双吸式结构，以达到轴向力的基本平衡，剩余的轴向推力由装在自由端的滚动推力轴承承受。叶轮由键固定在泵轴上，轴向定位由两端压紧螺母来完成。并通过滚子推力轴承在相对于泵壳的是间位置定位。
⑶叶轮密封环:为防止叶轮出水从叶轮与泵壳间隙返流到吸入口，该泵叶轮的两个吸入口处各装有一道密封环(亦称泵壳磨损环)，密封环安装在壳体腔内，由防转定位销定位。
⑷泵轴:泵轴采用不锈钢精密锻造除应力加工磨削而成。泵轴由滚子轴承支撑,传动端通过联轴器与电机相连，泵轴穿越轴封部位装有机械密封装置。
⑸轴承:泵装有滚子、滚动轴承，安装在泵轴的两头，以支承转子和固定转子径向及轴向位置。轴承为稀油润滑，装有冷却水室及温度测点。
⑹轴封:泵装有机械密封。该机械密封为平衡型，由弹簧支承的动环和水冷却的静环组成。分开的填料箱设有水冷却套，从而使机械密封旋转部分周围的温度降低。
⑺联轴器:泵与电机之间的叠片式联轴器是柔性与扭转刚兼有的金属叠片式结构。
2.3.2 主要技术规范
FA1D53前置泵为卧式轴向中分泵壳型,一级双吸叶轮。其主要技术参数为:
|
技术参数 |
抽头打开 |
抽头关闭 |
|
流量(m3/h) |
647 |
597 |
|
进口压力(MPa) |
0.97 |
0.964 |
|
出口压力(MPa) |
1.84 |
1.869 |
|
扬程(m) |
100 |
102.5 |
|
效率(%) |
82.5 |
81 |
|
轴功率(KW) |
116 |
|
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进水温度(℃) |
166 |
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转速(r/min) |
1480 |
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2.3 闭冷水箱水位是如何上升的
12机乙前置泵长时间工作，电机侧驱动轴承处机械密封失效，该机械密封周围填料箱其水冷却套出现损坏，泵腔室内低压给水和冷却该机械密封的闭冷水出现串流。该型机组前置泵处闭冷水压力只有0.4 MPa，低压给水正常压力在0.45-0.85MPa，再加上除氧器高度，这样低压给水从乙前置泵冷却水出水总管进入12机闭冷水回水母管，造成12机闭冷水箱水位上升。
3 运行人员未及时发现闭冷水箱水位异常上升实际原因分析
（1） 闭冷水箱正常补水是启动凝输泵将凝水箱的水打入，紧急情况下开启凝结水母管至闭冷水箱补水门。该机组闭冷水用户包括机、炉等二十几个用户，见图一。其中真空泵汽水分离器、凝泵机械密封水、发电机定子冷却水、电泵机械密封水、前置泵机械密封水、化学取样架冷却水、空压机轴承冷却水等用户出现串流都可能造成闭冷水箱水位异常上升,故实际原因未及时发现。
（2） 凝汽器补水流量的变化本可以帮助运行人员分析出原因，但12机组此次启动后锅炉专业出现了重要阀门内漏，让监盘人员误以为凝汽器补水流量变大是由于锅炉阀门内漏引起。
（3） 12机乙前置泵机械密封冷却水管油漆老化，从外观检查不出管道内介质温度变化,这样巡查人员也没有及时发现该故障。
因前置泵更换机械密封时间较长，经厂职能部门讨论后决定利用机组调停机会处理。
4 故障处理
8-15夜班1:58分，12号机组调停，当天夜班运行人员将乙汽泵隔离，前置泵停电。8-16检修人员开好工作票后，将乙前置泵解体，更换机械密封。
8-22，12号机组启动，启动凝输泵向闭冷水箱上水，建立闭冷水循环。启动乙前置泵后，用测温枪测乙前置泵机械密封处各冷却水管温度无异常，查闭冷水箱水箱水位稳定在2600mm左右。运行闭冷泵轴端漏水和闭冷水联络门处的漏水基本相抵，该故障现象已经消除。
5 整改措施
（1） 运行人员在机组启动后，对运行参数要多加以分析判断，发现问题应及时注意并处理，有疑问的要汇报专业技术人员，进一步确保机组运行的可靠性。
（2） 利用机组调停机会对该厂FA1D53前置泵机械密封进行一次全面检查。
（3） 定期对运行设备进行全面检查，不仅仅局限于运行设备的轴承温度、冷却水量等。
6 结束语
通过这起闭冷水箱异常上升的原因分析，对同类型的机组和FA1D53前置泵的安全运行可提供一定的借鉴经验。此外，技术人员要重视日常管理与维护，加强运行与检修人员的岗位练兵，努力提高分析与判断故障的能力。只有通过加强日常巡检，及时发现问题，才能将故障消灭在萌芽状态；同时提高运行和检修人员的实际操作和故障处理能力，快速查找和发现故障点，及时解决疑难问题，才能保证发电设备稳定经济运行。
［参考文献］：
专著
1 《FA1D53前置泵说明书》上海电力修造总厂有限公司 2003年。
2 《汽轮机运行技术问答》 华东电管局编著 中国电力出版社 1997年。
3 《电厂汽轮机》孙为民，王学斌，李丽萍，杨巧云编著 中国电力出版社 2005年。
4 《六期汽轮机运行规程汇编》国家能源集团谏壁电厂2016年发布。
