凝聚水泵的故障及其分析

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毕业设计报告（论文）

题目凝结水泵的故障及其分析姓名专业班级指导老师日期

凝结水泵的故障及其分析

摘要

国家“十五计划〞对电力工业提出要进一步优化火电机组结构，推进凝结水泵等高新技术应用，并将以410t/h以上循环流化床锅炉完善化和提高整体运行效率为主要内容的大型循环流化床应用作为发电重大示范工程之一。凝结水泵是火力发电厂十分重要的附属设备，及时处理泵组出现故障，缩短给水泵组退备检修的时间，是提高电厂安全稳定运行的重要措施。通过对凝结水泵的典型故障及处理的分析阐述，为类似给水泵组的故障分析和处理提供借鉴。

第一章泵的基本概念及其结构

泵的定义和分类

泵是把原动机（常见的原动机有柴油机、汽油机等内燃机，电动机等，消防车上的消防泵的原动机是车的柴油或汽油发动机）的机械能转换成抽送液体能量的机器。原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增加，从而使需要数量的液体，由吸水池经泵输送到要求的高处或要求的压力的地方。

图1-1所示是简单的泵装置。原动机带动叶轮旋转，将水从A处吸入泵内，排送到B处。泵中起主导作用的是叶轮，叶轮中的叶片强迫液体旋转，液体在离心力作用下向四周甩出。这种状况象转动

的雨伞，雨伞上的水滴向四周甩出去的道理一样。泵内的液

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体甩出去后，新的液体在大气压力下进到泵内。如此连续不断地从A处向B处供水。泵在开动前，应先灌满水。如不灌满水，叶轮只能带动空气旋转，因空气的单位体积的质量很小，产生的离心力甚小，无力把泵内和排水管中的空气排出，在泵内造成真空，水也就吸不上来。泵的底阀是为灌水用的，泵出口侧的调理阀是用调理流量的。车用消防泵在开动前，可灌满水，遇到必需从自然水源吸水时，需要启动引水器，把泵室及吸水管内的空气排出，液体在大气压力下进到泵内，这样泵也可连续不断地吸水了。

泵的类型

泵可以分为叶片式泵、容积式泵和其它类型泵三大类。叶片式泵：也叫动力式泵，这种泵是连续地给液体施加能量，如离心泵、混流泵、轴流泵等。

容积式泵：在这种泵中，通过封闭而充满液体容积的周期性变化，不连续地给液体施加能量，如活塞泵、齿轮泵、螺杆泵等。

其它类型泵：这些泵的作用原理各异，如射流泵、水锤泵、电磁泵等。

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表1-1泵的分类

离心泵叶混涡壳泵、导叶式（固定叶片、可调叶片）片流泵式轴固定叶片、可调叶片泵流泵旋单级、多级、自吸、非自吸涡泵（活塞式、柱塞式）蒸汽双作用（单缸、往复泵容双作用（单缸、多缸）积螺杆式（单、双、三螺杆）；式齿轮式（内啮合、外啮合）；泵转环流活塞式（内环流、外环流）；子泵滑片式；凸轮式；其它类型泵

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单级（单吸、双吸、自吸、非自吸）多级（节段式、涡壳式）多缸）电动往复式—单作用、射流泵、气体扬水泵、水锤泵、电磁泵、水轮泵等

叶片泵的主要过流部件和结构形式：

⑴、叶片泵的主要过流部件有吸水室、叶轮、压水室（包括导叶）。

泵吸水室位于叶轮前面，其作用是把液体引向叶轮，有直锥形、弯管形和螺旋形三种形式。

压水室位于叶轮外围，其作用是收集从叶轮番出的液体，送入排出管。压水室主要有螺旋形压水室（涡壳）、导叶和空间导叶三种形式。

叶轮是泵最重要的工作元件，是过流部件的心脏。叶轮由盖板和中间的叶片组成。根据液体从叶轮番出的方向不同，叶轮分为离心式（径流式）、混流式（斜流式）和轴流式三种型式。

泵的用途

泵是一种通用机械，种类甚多，应用极广，可以说，在国民经济各部门中，凡是有液体滚动的地方，说有泵在工作。其主要应用范围是：农田排灌、石油化工、动力工业、城市给排水、采矿和船舶工业等。另外，泵在火箭燃料供给、船舶推进方面也得到应用。

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其次章泵的基本参数

基本参数

表征泵主要性能的参数有以下几个：

流量Q

流量是泵在单位时间内输送出去的液体量（体积咸质量）。

体积流量用Q表示，单位是：m/s，m/h，L/s等。

质量流量用Qm表示，单位是：t/h，kg/s等。质量流量和体积流量的关系为Qm=ρQ

式中ρ—液体的密度（kg/m，t/m）常温清水ρ=1000kg/m。

扬程H

扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处（泵进口法兰）到泵出口处的（泵出口法兰）能量的增值。也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量。其单位是N·m/N=m，即泵抽

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3

3

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3

送液体的液柱高度，习惯简称为米。

转速n

转速是泵轴单位时间的转数，用符号n表示，单位是r/min（转/分钟）。

汽蚀余量NPSH

汽蚀余量又叫净正吸头，是表示汽蚀性能的主要参数。汽蚀余量国内曾用△h表示。

功率和效率

泵的功率寻常指输入功率，即原动机传到泵轴上的功率，故又称轴功率，用P表示。

泵的有效功率又称输出功率，用Pe表示。它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量。

由于扬程是泵输出的单位重量液体从泵中获得的有效能量，所以扬程和质量流量及重力加速度的乘积，就是单位时间内从泵中输出液体所获得的有效能量—泵的有效功率。

Pe=HQmg=ρgQH（W）或Pe=

?gQH1000=

?QH1000（kW）

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式中ρ—泵输送液体的密度（kg/m）；γ—泵输送液体的重度（N/m）；Q—泵的流量（m/s）；H—泵的扬程（m）；g—重力加速度（m/s）。

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2

3

3

若液体重度的单位为kgf/m，则Pe=

?QH1023

（kW）

轴功率P和有效功率Pe之差为泵内的损失功率，其大小用泵的效率来计量。泵的效率为有效功率和轴功率之比，用η表示，即

η=Pe/P

泵的特性曲线

图2-1每种泵的性能参数，流量Q、扬程H、效率η、轴功率P及汽蚀余量NPSH等都可用一经试验得出的曲线图来表示，

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泵特性曲线全面、综合、直观地表示了泵的性能，有多方面的用途。用户可以根据特性曲线来选择要求的泵，确定泵的安装高度，把握泵的运转状况。制造厂在泵制造完后，通过试验作出特性曲线，并根据特性曲线形状的变化，分析泵几何参数对泵

性能的影响，以便设计制造出符合要求性能的泵。特性曲线寻常用横坐标表示流量Q，纵坐标表示扬程H，效率η及轴功率P及汽蚀余量NPSH。现例如如上图所示。

第三章汽蚀

泵的汽蚀

1893年，人们确认英国一台驱赶舰螺旋桨的破坏是汽蚀的结果，这就是汽蚀现象的首次发现。之后，对螺旋桨、水轮机和水泵等水力机械的汽蚀问题进行了大量研究。随着机器向高速的方向发展，汽蚀一直是水力机械中至关重要的问题。

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汽蚀的发生过程

液体汽化时压力为液体的汽化压力（又称饱和蒸汽压力），液体汽化压力的大小和温度有关。温度越高，其汽化压力越大。20℃常温清水的汽化压力为233.8Pa（0.0238kgf/cm），即常温（20℃）清水当压力降为233.8Pa时，就开始汽化，液体便产生气泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。

泵在运转中，若其过流部分的局部区域（寻常是叶轮叶片进口稍后的某处），由于某种原因，抽送液体的绝对压力下降到当时温度下的汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生气泡。这些气泡随液体向前滚动，至某高压处，气泡周边的高压液体，致使气泡急骤地缩小以至破碎（凝结），在气泡凝结的同时，液体质点将以高速填充空穴，发生相互撞击而形成水击。这种现象发生在固体壁上将使过流部件受到腐蚀破坏。上述产生气泡和气泡破碎使过流部件遭到破坏的过程就是泵中的汽蚀过程。

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泵产生汽蚀时的现象

⑴、产生噪声和振动。由于泵汽蚀时，气泡在高压区连续发生突然破碎，以及伴随的猛烈水击，而产生噪声和振动，可以听到像爆豆似的劈劈啪啪的响声。根据噪声可以检测汽蚀的初生。

⑵、过流部件的腐蚀破坏。泵长时间在汽蚀条件下工作时，泵过流部件的某些地方会遭到腐蚀破坏，一般在叶轮出口和压水室进口部位。这是由于气泡在凝结时金属表面受到像利刃似的高频（600-25000Hz）猛烈冲击，压力达49Mpa，致使金属表面发现麻点以至穿孔。严重时金属晶粒松动并剥落而浮现蜂巢状。汽蚀破坏除机械力作用外还伴有电解、化学腐蚀等多种很繁杂的作用。

⑶、性能下降。泵汽蚀时叶轮内液体的能量交换受到干扰和破坏，表现为特性曲线中流量—扬程曲线、流量—轴功率曲线、流量—效率曲线下降。严重时会使泵中的液流中断。

3、防止发生汽蚀的措施

（1）、减小几何吸上高度（吸深）。

（2）、减小吸入损失，为此可设法增加管径，尽量减小管路长度、弯头和附件等。

（3）、泵在发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行。

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第四章凝结水泵的故障及其分析

凝结水泵的使用保养

（1）润滑

泵齿轮箱内的油要加到箱体上油塞所示的油线位置。每运行25小时（或每隔6个月）检查一下油量，每运行50小时（或每隔12个月）换一次油。

齿轮箱使用80W/90齿轮润滑油。

注意：不要加油加得过满！每隔一年加一次油。（2）填料密封

泵只能使用大力公司的成型填料，编号PA926。当调理填料时，避免空隙并将填料落实。

当需要向空的填料函填充填料时，卸下填料螺栓、压盖螺母，把长球形的填料装入填料导套，然后装上压盖螺母、填料螺栓。用扳手拧填料螺栓，把填料压入填料函，不要使用动力工具。用手转动水泵轴并继续填入填料直到转动有阻力，表示填料函已满。继续用扳手旋紧填料螺栓直到从水泵轴和填料函之间的缝隙中有微量的填料小片出来。此时泵可

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以开始工作，引水完毕后，把泵出口压力升至0.4Mpa，在此压力下工作10分钟，用扳手旋紧填料螺栓直到冷水从水泵轴和填料函之间流过，泄漏量一般每分钟5-60滴。

泵在高压工作之前必需确定0.4Mpa压力下运转时有冷水从水泵轴和填料函之间流出。

使泵在正常状况下的高压状态下运转10分钟，此时应有足量的水从水泵轴和填料函之间流出，避免泵轴过热，不要使泵在填料很紧的状况下进行，应将出口压力降至0.4Mpa，并重新拧紧填料螺栓。

填料刚填完时泵运行时要经常检查水滴的下滴频率，必要时还要调理以得到一个恒定的下滴频率。

第五章凝结水泵试运方案

试运目的

通过试运，检验凝结水泵的安装质量及工作性能。

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试运应具备的条件

1）设备及系统按要求安装完毕，并经检验合格，安装技术记录齐全，电气试验工作已完成，各项试验合格。

2）二次灌浆具备足够的强度，地脚螺栓紧固；3）影响试运行的脚手架及垃圾均已清除；

4）各有关的电动、气动阀门操作机构及联锁经调整试验动作灵活，正确可靠。

5）各指示和记录仪表以及信号、音响装置已装设齐全并经检验合格。

6）凝结水箱内部应认真清理、冲洗清白，具备进水条件。7）凝结水箱水位已装好或已加装临时水位计。8）清理油箱，注入合格的润滑油，油位正常（在2/3油标处）；

9）照明充足。

试运方法及步骤

一、电机空转准备工作

1）拆下泵与电机间联轴器螺栓、销轴，取出调整垫，使泵和电机的转轴脱开。

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2）在电机上机架油室参与合格的润滑油，并检查油位正常。

3）电机绝缘合格。

4）检查电机控制保护系统可靠。

5）调理凝结水泵电机冷却水进、出口阀门，使其压力为0.2~0.3MPa。

二、电机试转

1）送上电机6KV开关控制电源，并置于“就地〞位置。2）接指挥命令，启动按扭并马上断开，观测电机转向是否正确，不允许电机反转连续运行。

3）首次起动无异常后，再次启动，注意观测振动、电流电机声音、轴承发热等状况。

4）测量振动（0°、90°方向）并定期记录空载电流，电机轴承和轴瓦温度。

5）电机连续平稳运行4小时后，在就地按事故按钮停，记录电机惰走时间。

6）将电机6kV开关控制电源拉掉。三、泵组试转

凝泵运行回路采用走凝结水再循环至凝结水箱。准备工作

1）电机空转合格后，加上调整垫，将泵与电机联接。2）进口滤网已清理清白。

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3）从联轴器处盘动转子，检查其转动是否灵活，有无卡涩。

4）检查水泵的密封系统水源是否处于供给状态。5）检查水泵轴承冷油器冷却水是否处于供给状态，并调整其压力正常。

6）各热工仪表调试完毕，确凿流量计处于备用状态。7）电机控制保护系统可靠。8）将两台泵间互为联锁暂解除。

9）检查水泵进口管道、出口管道、再循环管道系统中所有的高点处是否能够排除空气。

10）确认以下阀门处于要求位置。具体要求如下：a、开启进口手动门。

b、再循环主路调理阀前手动门关闭。c、微开再循环旁路手动门。d、出口电动门处于关闭状态。

e、关闭精处理装置前后电动门，开启旁路电动门。f、关闭轴封加热器前后电动门，开启旁路电动门。g、关闭#7低加前气动调理阀前后手动门及旁路电动门。

h、至给水泵密封用水，至空调、采暖减温器，至轴封母管、辅汽联箱轴封用汽减温器，至低压旁路一级减温水，至Ⅲ级减温减压器，至扩容器喷水、至水环式真空泵用水应隔

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离开。

11)凝结水箱水位、事故按钮及温度巡测表计处一定要安排专人监护。

四、泵的启动和运行

1）送上6kV开关控制电源。

2）指挥命令后，在CRT上启动泵，确认出口门在20秒之内开始开启，否则按事故按钮停。

3）马上开启再循环旁路门，并调整压力、流量。4）观测轴承振动、温度、泵内声音、出口压力、电流进口滤网前后压差、流量并作好记录。

5）发现有以下状况之一时应停泵检查。a、电流波动过大或电流超过额定值。b、打空泵或闷泵。c、凝泵反转。d、泵有明显的振动。

e、电机轴承和轴瓦温度急剧上升或超过45℃和80℃。f、电机或轴承冒烟。

g、启动时电动机不动只有嗡嗡声或达不到正常转速。h、电机定子线圈温度急剧升高明过规定值。五、泵的中止

1）泵连续平稳运行四小时后，可以中止试转，泵停运时，泵出口阀应联动关闭。

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2）切断电机电源。3）关闭冷却水。

4）确认转子停转后，关闭密封水。质量标准

1）电机、泵内部无异常声音。

2）电机、泵轴承和轴瓦温度不超过设计要求。3）泵的出口压力、流量均达额定值。

4）轴承振动（0°、90°两个方向）不超过以下规定值。优良0.04mm，良好0.06mm，合格0.08mm。

5）水泵无漏油、漏水等现象。安全措施

1）试运前，应进行技术安全交底，试运期间有专人监护。

2）坚持机械检修操作票和送、停电工作票制度。3）试运前，应检查现场无易燃、易爆物。4）现场要具备足够的消防器材。

5）在水泵运行过程中，观测仪表读数、轴承温度，泵组的振动及杂音、电机电流等，发现异常，应及时中止水泵运行，查明原因，予以处理。

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第六章实例

设备概况

石门电厂3，4号机为N300-16.7/537/537-2型亚临界、一次中间再热、单轴双缸双排汽、凝汽式汽轮机。每台机组配备2台凝结水泵(简称“凝泵〞)，型号为9LDTN-7NLT350-400×6。该泵为筒袋型、立式、多级离心泵，流量为850m3/h，扬程为270m，轴功率为766kW，转速为1480r/min，由上海凯士比泵有限公司制造。3,4号机组分别于2023年10月、2023年4月投入生产。

事故经过

2023-05-11T22:19，A凝泵失压，压力波动较大，B泵联动且2泵出口母管压力只有2.2MPa，就地检查发现泵体振动，并发噪音。凝泵失压期间的主要参数见表6-1。

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表6-1

从表6-1可看出，A凝泵母管压力、凝泵电流及凝结水总流量随凝结器水位的变化而变化，凝结器真空在此过程中其本上没有波动。

凝泵运行工况的特点

凝泵运行工况的最大特点是水泵入口接自凝汽器，入口工作压力为负压。当凝泵运行时，凝泵本体既有负压区，也有正压区(从叶轮出口起为正压）；当凝泵备用时，从凝泵入口直至出口逆止门前，均处于负压状态。假使凝泵发生大量向外泄漏，将造成凝的浪费损失，不利于节能减排；而当凝结水泵发生向内泄漏时，不仅会造成凝结水溶氧超标，而且会造成凝泵因吸入空气导致出力不正常，要挟机组的安全运行。因此，应采取相应的措施，保证凝泵在运

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行和备用状态下，都不发生不可控的向外或向内泄漏。

凝结水泵存在失压的因素

(1)泵内或吸入管内留有空气以及管路漏气。假使在启泵前没有把入口管和泵内的空气排尽或在运行当中入口管阀漏气，泵在运行过程中就会出现“气缚〞现象，也就是说，在泵内或入口管内有空气时，凝结水泵的自吸能力降低。

(2)吸上扬程过高、系统总扬程与泵的设计扬程不符、泵的选型不当、其他零部件安装工艺不良或出现损坏，如泵体叶轮磨损或松脱，都会引起凝结水泵出力下降、效率降低。

(3)吸入管中压力小于或接近汽化压、灌注高度不够。具体表现为：泵内、入口管阀门故障或堵塞(包括凝结器热水井、凝结水泵入口滤网）；凝结器动水位剧降；入口水温过高。这些现象的出现都会不同程度引起凝结水泵出现汽蚀现象造成泵体震动并发出噪音，流量下降，出口压力下降。

(4)在凝泵的各处密封中，轴端密封作为动密封形式，密封难度较大，是凝泵泄漏的重点控制部位。石门电厂3，4号机凝泵轴端密封采用上海凯士比泵有限公司配套生产的350/400AEF-300型机械密封，其密封水压力和流量要求为，密封水压：0.4～0.6MPa，密封水量：0.8～1.2t

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/h。密封水采用闭式水提供，从理论上讲闭式水完全可以满足2台凝泵的密封需要。但是假使在运行当中密封水调整不当，就极易引起凝泵从轴端处漏进空气，造成凝泵在运行当中出现压力和流量下降。

凝结水泵失压事故的原因分析

(1)发电部设备巡查管理制度执行不到位，没有严格依照设备巡查制度的有关规定进行巡查。A，B凝泵密封水长期调整不当，经常发生密封水大量外流，使密封水压力、流量不足,凝结器就地水位与DS显示水位不相符等现象长时间没有被发现。

(2)由于安装和铜管质量存在问题，3号机凝结器铜管在运行当中经常出现破损和断裂现象(某次3号机停机时就发现1根铜管完全断裂)，造成凝结器汽侧进入了大量杂物，堵塞了凝泵的入口滤网。

(3)设备点检定修制度执行不到位，3，4号机组从投产以来，一直没有对凝结器汽侧和凝泵抽空气管阀进行过检修；凝泵入口滤网也只在2023年4月3号机大修时清洗过1次；凝结器水位开关也未曾进行校验，在运行当中凝结器DCS水位不能完全反映凝结器的真实水位；3号机凝结器铜

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管长期泄漏也只停留在停机时灌水查漏和堵管的过程中。

(4)凝结水泵失压时，查询DCS历史曲线凝结器水位只有590mm，后通过对比推算凝结器就地水位在失压时只有390mm。又由于凝结器汽侧污物较厚，造成了凝结器的实际水位远远低于其正常水位(450mm以上)。由于凝结器水位过低和凝泵入口滤网堵塞，造成凝泵进口的灌注高度不够和进口压力偏低，导致凝泵发生汽蚀。又由于汽蚀的出现，引起了凝泵出口压力和流量降低。

(5)凝泵轴封密封水压力和流量按标准应为0.4～0.6MPa和0.8～1.2t/h，假使调整不当，就不能完全阻止外界空气进入泵体。又由于A，B凝泵的抽空气管阀系统的一体性，如图1所示，假使A凝泵运行正常，但备用泵密封水调整不当或抽空气管路漏气也会引起B泵(备用泵)漏进空气并可通过A，B凝泵抽空气门进入A泵(运行泵)使其发生

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“气缚〞现象，引起凝泵出口压力和流量下降。就地检查发现备用泵密封水压力和流量没有满足要求。总之，本次凝泵失压事故主要是凝结器水位剧降、凝泵入口滤网部分堵塞以及备用泵密封水调整不当等原因引起。

处理措施

(1)及时调整凝结器水位，保证凝结器DCS水位在850mm以上，就地水位在650mm以上。

(2)及时关闭，B凝泵