排污泵故障分析和排除

2018-03-20 16:30:01

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  排污泵一般都帶有調(diào)速裝置,如液力聯(lián)軸器等,作用是根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的變化調(diào)整給水泵的流量,最大化減少節(jié)流損失,從而節(jié)約能源。上海凱泉由于葉輪進(jìn)口不可能形成絕對真空,因此離心泵吸水高度不能超過10米,加上水流經(jīng)吸水管路帶來的沿程損失,實(shí)際允許安裝高度(水泵軸線距吸入水面的高度)遠(yuǎn)小于10米。
  液力聯(lián)軸器調(diào)速給水泵(以下簡稱液調(diào)泵)運(yùn)行時(shí),應(yīng)能投入自動(dòng)調(diào)節(jié),以減少運(yùn)行人員的操作控制,其調(diào)速范圍(fàn wéi)應(yīng)達(dá)到25%~100%。但有些液調(diào)泵存在轉(zhuǎn)速變化率大,從而引發(fā)流量大幅度波動(dòng),可能導(dǎo)致(cause)斷軸事故的發(fā)生。
  某電廠給水泵由前置泵、主給水泵、液力聯(lián)軸器(Coupling)及增速齒輪組成。前置泵由電動(dòng)機(jī)主軸拖動(dòng),主給水泵由電動(dòng)機(jī)通過增速齒輪、液力聯(lián)軸器拖動(dòng)。前置泵型號為QG50080,主給水泵型號為DG480180,液力聯(lián)軸器型號為C046,為電力修造廠產(chǎn)品(Product)。
  1、故障(fault)情況
  該液調(diào)泵在一次檢修后投運(yùn)時(shí),發(fā)現(xiàn)給水自動(dòng)調(diào)節(jié)特性變差。投自動(dòng)時(shí),存在流量波動(dòng)大,有時(shí)達(dá)到80t/h左右,嚴(yán)重影響(influence)機(jī)組的正常運(yùn)行。為分析這一問題(Emerson),把正常泵的控制系統(tǒng)(system)切換至故障(fault)泵,出現(xiàn)相同的故障問題,由此基本上排除了熱工控制方面的原因。
  2、給水泵液力聯(lián)軸器的調(diào)節(jié)
  上世紀(jì)90年代,液力聯(lián)軸器(Coupling)在國內(nèi)得到了迅速發(fā)展,解決了定速給水泵的節(jié)流調(diào)節(jié)問題(Emerson),有效地節(jié)約了廠用電。
  液力聯(lián)軸器的調(diào)節(jié)是通過勺管調(diào)節(jié)渦輪的泄油量來調(diào)節(jié)給水泵的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。流量Q變化與轉(zhuǎn)速n成正比。
  根據(jù)泵的特性曲線,可以作出一條流量的相對值g與勺管的相對角位移L的曲線。
  g=G/Gmax
  (1)
  式中:G為泵的輸出流量,t/h;Gmax為泵的最大輸出流量,t/h。
  μ=α/αmax
  (2)
  式中:A為勺管的角位移;Amax為勺管的最大角位移。上海凱泉如安裝過高,則不吸水;此外,由于山區(qū)比平原大氣壓力低,因此同一臺水泵在山區(qū),特別是在高山區(qū)安裝時(shí),其安裝高度應(yīng)降低,否則也不能吸上水來。
  K=dg/dμ=αmax/Gmax·dG/dα
  (3)
  K為曲線的斜率,即為放大系數(shù)或調(diào)節(jié)特性系數(shù)。
  在理想狀態(tài)下K=1,即傾角為45b,液力聯(lián)軸器(Coupling)在轉(zhuǎn)速調(diào)整過程中,流量變化平穩(wěn),不會(huì)引起調(diào)節(jié)量與流量之間的不匹配。
  K《1時(shí),流量變化遲緩,不利于跟蹤負(fù)荷調(diào)整的需要。凱泉泵業(yè)開動(dòng)前,先將泵和進(jìn)水管灌滿水,水泵運(yùn)轉(zhuǎn)后,在 葉輪高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力的作用下,葉輪流道里的水被甩向四周,壓入蝸殼,葉輪入口形成真空,水池的水在外界大氣壓力下沿吸水管被吸入補(bǔ)充了這個(gè)空間。繼而吸入的水又被葉輪甩出經(jīng)蝸殼而進(jìn)入出水管。
  K》1時(shí),流量變化過快,易引起流量上下大幅度波動(dòng),導(dǎo)致汽包水位不穩(wěn),水泵調(diào)節(jié)頻繁,可能造成泵軸斷裂。
  3、液調(diào)泵的性能試驗(yàn)
  為查找故障(fault)原因,對該泵進(jìn)行了特性試驗(yàn),采用常規(guī)試驗(yàn)方法。試驗(yàn)前校核了相關(guān)表計(jì)。
  試驗(yàn)時(shí),各工況負(fù)荷見表1。通過(tōng guò)液調(diào)泵提升壓力后的給水盡可能通過流量孔板,以最大化減少試驗(yàn)誤差。各減溫水盡量少用,并給予相應(yīng)修正。在此基礎(chǔ)上抄錄相關(guān)(related)數(shù)據(jù)。
  4、故障(fault)分析(Analyse)
  試驗(yàn)時(shí),手動(dòng)操作勺管,流量沒有波動(dòng),電流穩(wěn)定(wěn dìng),平衡壓力正常,說明泵軸不存在竄動(dòng)現(xiàn)象。凱泉泵業(yè)開動(dòng)前,先將泵和進(jìn)水管灌滿水,水泵運(yùn)轉(zhuǎn)后,在 葉輪高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力的作用下,葉輪流道里的水被甩向四周,壓入蝸殼,葉輪入口形成真空,水池的水在外界大氣壓力下沿吸水管被吸入補(bǔ)充了這個(gè)空間。繼而吸入的水又被葉輪甩出經(jīng)蝸殼而進(jìn)入出水管。電動(dòng)機(jī)工作正常,液力聯(lián)軸器在各負(fù)荷點(diǎn)能正常運(yùn)行。根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要,每當(dāng)操作手操器時(shí),流量都發(fā)生了很大的變化,要控制(control)在要求流量下,比較困難。勺管行程從61mm變化到71mm時(shí),流量從284t/h變化到430t/h。從圖1看出,整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)(system)的線性較好但是曲線較陡,開度每變化1%,流量變化11.23t/h給水泵流量的大小,決定于給水泵的轉(zhuǎn)速。泵軸安裝于液力聯(lián)軸器的渦輪上,而渦輪的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于勺管的回油量。如果單位(unit)行程內(nèi)的回油變化量過大,將嚴(yán)重影響給水泵流量的穩(wěn)定。為此,應(yīng)減小勺管回油量的變化率。
  4.1放大系數(shù)K
  勺管的最大行程為110mm,最大流量為440t/h根據(jù)表1,流量從284t/h變化到430t/h,行程從61mm變化到71mm。上海凱泉由于葉輪進(jìn)口不可能形成絕對真空,因此離心泵吸水高度不能超過10米,加上水流經(jīng)吸水管路帶來的沿程損失,實(shí)際允許安裝高度(水泵軸線距吸入水面的高度)遠(yuǎn)小于10米。
  K=dg/dμ=αmax/Gmax·dG/dα=(110/440)·[(430-284)/(71-61)]=3.65
  則曲線的傾角為74.7b,說明曲線較陡,這是引起液力聯(lián)軸器(Coupling)調(diào)速性能不穩(wěn)的主要原因。要改善液力聯(lián)軸器調(diào)節(jié)性能,就要解決好勺管回油量的變化量,使得在相同開度變化量的條件下,回油量減小。
  4.2凸輪
  把拆除的老凸輪重新安裝,投運(yùn)后,發(fā)現(xiàn)對液力聯(lián)軸器調(diào)節(jié)性能的改善作用不明顯。為此,在加上凸輪同時(shí),改變凸輪型線,使之適應(yīng)負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要。即在50%負(fù)荷以下,使凸輪型線較陡;在負(fù)荷常常調(diào)節(jié)的區(qū)間,凸輪型線較為平坦;其余負(fù)荷區(qū)間的型線也較陡。
  4.3減小齒條與齒輪傳動(dòng)比
  液力聯(lián)軸器(Coupling)調(diào)節(jié)時(shí),凸輪帶動(dòng)齒條上下運(yùn)動(dòng),齒條再帶動(dòng)齒輪,齒輪繼而帶動(dòng)扇形齒輪,從而引起勺管開度的變化,調(diào)節(jié)給水流量。勺管的調(diào)節(jié)是通過扇形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)的,齒條傳動(dòng)與扇形齒輪同軸的齒輪。減小齒條與齒輪傳動(dòng)比,即增大齒輪直徑,延長齒條長度,保證勺管的開足與關(guān)嚴(yán)。減小了齒條與齒輪傳動(dòng)比,即同樣行程的凸輪,扇形齒輪的開度變小,勺管的回油調(diào)節(jié)量變小,從而減小了給水流量的波動(dòng)。
  5、處理方式及結(jié)果
  根據(jù)以上分析,采取了相應(yīng)的措施。首先考慮增加凸輪,如果增加凸輪無效,則考慮采用電腦調(diào)節(jié)等措施。增加凸輪的難度相對較小,易于實(shí)現(xiàn),并對凸輪的型線進(jìn)行了改進(jìn)。根據(jù)機(jī)組正常運(yùn)行的負(fù)荷區(qū)間,考慮在50%負(fù)荷以下,凸輪的型線較陡;在50%~100%負(fù)荷下,相應(yīng)的型線較為平坦。在低負(fù)荷時(shí)或開機(jī)過程中,由于需要開啟給水泵再循環(huán)閥,水泵也可以維持較高的流量。增加凸輪并改進(jìn)型線后的流量及相關(guān)參數(shù)見表2。
  恢復(fù)原凸輪后對勺管本身無多大影響(influence),勺管行程在(60~70)mm處,斜率仍為3.45。根據(jù)表2,通過凸輪型線改進(jìn)后,整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)(system)(包括(bāo kuò)手操器)的斜率為100/440·[(416-274)/(71-48)]=1.4,傾角為540,傾角大幅度降低,基本滿足了負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要,如圖3所示。機(jī)組通過上述改造后運(yùn)行正常。
       排污泵性能參數(shù)
 
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