炉水循环泵培训教材

炉水循环泵培训教材一、概述炉水循环泵是设在锅炉蒸发系统中承受高温高压使工质作强制流动的一种大流量、低扬程单级离心泵。一般用于控制循环汽包炉和直流炉的启动系统中。分控制泄漏泵和无泄漏泵两大类。二、结构特点二期工程锅炉炉水循环泵是启动系统的重要组成部分，采用KSB的无泄漏泵。无泄漏泵的主要结构特点是将泵的叶轮和电机转子装在同一主轴上，置于相互连通的密封压力壳体内，泵与电机结合成一整体，没有通常泵与电机之间连接的那种联轴器结构，没有轴封，这就从根本上消除了泵泄漏的可能性。无泄漏泵电机的定子和转子用耐水耐压的绝缘导线做成绕组，浸沉在高压冷却水中，电机运行时所产生的热量就由高压冷却水带走，并且该高压冷却水通过电机轴承的间隙，既是轴承的润滑剂又是轴承的冷却介质。泵体与电机是被分隔的两个腔室，中间虽有间隙不设密封装置使压力可以贯通，但泵体内的锅水与电机腔内的冷却水是两种不同的水质，两者不可混淆。由于电机的绝缘材料是一种聚乙烯塑料，不能承受高温，温度超过80℃绝缘性能就明显恶化，因此绕流电机内部的高压冷却水温度必须加以限制。由于绕组及轴承的间隙极为紧密，因此高压冷却水中不得含有颗粒杂质，在高压水管路中必须设有过滤器。高压冷却水的水质要比锅水干净得多，其水温也要比锅炉锅水的温度低得多，为了带走电机运行产生热量和泵侧传到电机的热量，保证电机的安全运行，必须配有一套冷却高压水的低压冷却水系统。见图2-4-1图2-4-1KSB炉水循环泵结构三、炉水循环泵的主要结构1、泵壳体泵壳体是承受高温高压的部件之一，KSB型泵出口管两侧对称径向布置，泵壳为一球形体，这种球体的结构特点是壁厚度较小，相应热应力较少，但由于较大的球体内腔与泵叶轮流向不相吻合，所以使泵的液力件结构复杂，泵壳体比较笨重。泵的叶轮属于高比转数离心式，接近于混流式，是单级离心式泵，叶轮出口处装有导叶使部分动能转换成压力能。导叶用隔板支撑在颈部和吸入短管上。2、轴承在电动机的上下端各装一只支承轴承，在轴的下端还装置一只推力轴承，而泵侧不装轴承。支承轴承和推力轴承都是采用水润滑，在转动侧为了耐磨烧上一层锻铬的硬质材料。泵在运行时的轴向推力及所有转动部分的重量由用水润滑的双向推力轴承承受。由于轴承采用水润滑，泵启动前必须对电机内充水，排除电机内的空气，如果空气与轴承相接触，使轴承得不到水的冷却而烧毁。推力轴承由推力瓦块、推力盘、止推座组成。推力瓦块用对接销子固定在止推座上，而上下止推座分别用螺栓固定在下端轴承座和电机底盖上，推力瓦块是用表面硬化过的不锈钢制作并抛光，而推力盘用优质钢制成，并作为电动机内高压冷却水强制循环用（克服高压冷却水流动阻力）的辅助叶轮。3、主螺栓主螺栓是将泵与电机连接的重要零件。由于泵体的连接是用一个大直径的法兰面，必须要保证满足高温高压的密封需要，因而采用了新型的金属缠绕式密封垫。要保证密封面受力的均匀，各主螺栓承受相同的紧力，必须使用专用工具来拧紧主螺栓。其目的是使主螺栓伸长后拧紧螺母，待主螺栓恢复原来长度时即产生要求的预紧力。4、隔热体隔热体也叫热栅，其作用是使泵壳中的高温炉水与电机腔内的高压冷却水隔开，并阻止其高温炉水热量通过泵壳和轴传递到电动机内。隔热体的散热方法有两种：一是靠隔热体本身自然冷却；二是在隔热体内部设有环形水冷套，靠低压冷却水将传递热量带走。对于德国的KSB型泵的隔热体，不论泵在运行或处于热备用时，要求隔热体中的冷却水不能中断，并要保持一定的流量。5、电机绝缘导线湿式电动机是炉水循环泵的动力，无轴封湿式电动机处于高压热水中运行。导线的绝缘材料必须具有足够绝缘电阻值，并有良好的机械、耐水、耐温等性能。此外绝缘材料还需有充分的化学稳定性，防止导线因温度梯度而导致的绝缘老化。目前炉水循环泵电机所采用的绝缘材料为耐热聚氯乙烯，它具有较高的机械强度和耐酸、耐碱，耐油以及不易燃等优点。但是由于聚氯乙烯分子结构中有极性基因，其绝缘电阻系数很小，且随温度上升而明显下降，所以它不适宜于用在较高电压下，通常它只作为600V和3000V级绕组线绝缘，其限定温度为70℃。比较理想的绝缘材料是交联聚乙烯，它具有很好的耐磁性与耐环境应力开裂性，它比聚氯乙烯更能承受集中的机械应力。目前，交联聚乙烯是大功率湿式电动机绕组较理想的绝缘材料，其限定温度为80℃。定子的线圈和铁芯装置于定子保护筒内，转子铁芯上装设线棒，转子两端有端环、短路环和平衡环。电动机的电源铜线引出分成六根铜接头（日本产），每根铜接头处有绝缘性能良好的密封装置。引出铜接头外套是由耐水耐压性能的氧化乙烯组成，在氧化乙烯外包有软性橡胶体。这两种材料胶合为一体，绝缘体外有一不锈钢材的密封套，然后将不锈钢套与导线引出接头螺丝合成一体（钢密封套与钢接头螺丝均设有O形密封圈），钢接头螺丝旋入电动机外壳进行固定。见图2-4-2引出线的密封套入口处的压力，随电动机内部压力升高而增加其密封性，这样可以防止电动机内部高压冷却水的泄漏，引出线的密封装置内的为O形垫圈在每次检修时更换。图2-4-2电源出线密封结构四、炉水循环泵的冷却水系统为了满足炉水循环泵电机腔口的冷却水温度不超过60℃，就必须有一套可靠的冷却水系统，以消除由于电机在运转时绕组的铜损和铁损发热、转动件的磨擦生热，以及从高温的泵壳侧传来的热量而造成电机温升的不安全影响。电动机冷却水循环回路(如图2-4-4所示)是：高压一次冷却水从电机底部进入，经由电机下端的推力盘带动辅助叶轮，以推进循环的流动，冷却水继而流经电机的转子和静子绕组及轴承间隙，从电机上端的出水口流出，温度升高了的高压一次水经外置的高压冷却器的高压侧将热量传给低压侧的低压二次冷却水，然后被冷却后的高压一次水再进入电机，形成高压一次水的闭路循环系统。图2-4-4泵体及循环冷却回路炉水循环泵冷却水系统由高压管路及低压管路两部分组成。高压管路与电机相连接，其流通的水按其不同的工作阶段有不同的作用目的，分别称为充水、清洗水和高压冷却水。低压管路中流通的则为低压冷却水。1、充水管路清洗炉水循环泵电机轴承需冷却水润滑，电机是靠水来冷却，所以在泵投入前必须电机进行充水。水润滑轴承的润滑膜非常薄，容不得任何细小杂质混入，因此在进行电机充水前应进行充水管路的开放冲洗，待冲洗合格后才能与电机接通。充水水源取自凝结水泵出口的低压凝结水，其水质浊度小于20ppm,铁含量＜3.00ppb，对电机充水后也需进一步对电机冲洗，并将贮留在电机腔内的空气排净为止。因为电机腔内水中含有空气，轴承与空气接触而得不到水的润滑与冷却，使轴承损坏，所以泵启动前充水排气是非常重要，而且其操作要自下而上缓慢进行，直至把电机内空气排净为止。对电机的充水和清洗分为两个步骤进行：第一步充水阶段，在锅炉尚未进水前，电机必须首先进行充水，电机充水排气，直至泵体排水门（疏水门）排出不含空气的稳定水流。二步为清洗阶段，在锅炉上水过程中必须将清洗水连续不断地注入电机，以保证清洗水连续地从电机溢出，而决不能让锅炉的炉水倒灌入电机。以上称为静态清洗，静态清洗合格后再进行动态清洗，首先将炉水循环泵的出口门保持开启，将锅炉进水至正常水位，然后对炉水循环泵先后进行三次点动，第一次点转5s，间隔15min后再点转，其目的是提高清洗效果和进一步驱赶电动机中残留空气。在锅炉启动阶段，必须连续地投入清洗水，清洗水的投用一直要延续到确保电机冷却水系统不含有污染杂质，直至锅炉的炉水浊度小于10ppm时才可停止电机充水。2、高压冷却水一次冷却水有分别取自凝泵出口的低压水源和给水母管来的高压水源。低压一次冷却水（凝结水）供管路冲洗、电机充水、清洗以及炉水循环泵电机注水用。炉水泵在正常运行时高压一次水来自给水泵出口的给水，并在电机及冷却器闭式循环冷却流动，不需要补充水。如果一旦高压冷却水系统中偶有某处泄漏，而使电机内循环水量不足，而导致高温高压的炉水会倒入电机，导致电机温度升高时，则高压一次冷却水应紧急注入补充，以维持电机的温度控制值。来自给泵出口的高压水经过一次冷却器冷却后，使其温度降至45℃以下，开启炉水循环泵主一次水门向炉水循环泵电机注水（注水时应严格控制一次水门的开度及注水温度，防止高温给水进入电机）。3、低压冷却水系统低压冷却水系统也称二次冷却水，它的用途是冷却高压一次水。二次冷却水取自机组公用的轴冷水系统，机组轴冷水为闭合循环水系统，能够实现恒定温度和进水、回水稳定差压的自动调节。低压冷却水一路走向外置冷却器，以冷却电机的高压水。另一路走向一次水冷却器以冷却补充进入电机的高压水，此路在正常运行时仅作备用。低压冷却水对炉水循环泵的安全运行是很重要的，其冷却水流量必须得到保证，在炉水循环泵启动前应先保证低压冷却水流量正常，这是作为炉水循环泵启动条件之一。因此，其冷却水源必须接有保安电源，确保在厂用电中断时冷却水仍能正常运行。当轴冷水系统故障引起二次冷却水中断时，备用冷却水源能自动紧急供水，备用水源投入时，高位水箱出水门和轴冷水管放水门自动开启，轴冷水回水门自动关闭，备用冷却水完成冷却作用后排放，以形成通路。4、过滤器过滤器是过滤杂质（即沉淀物腐蚀产物及金属微粒），这些杂质会影响轴承表面甚至影响正常运转所要求的良好润滑。过滤器由承压系统的壳体和盖板组成，由螺栓连接。在一次冷却器出口高压冷却水管路上装设了过滤器，这是较粗的过滤器，用来过滤高压给水可能带来的锈蚀杂质。再进入电机的高压冷却水管道入口也装设了过滤器，该过滤器带有差压监控装置，当达到确定的差压就需进行清洗或更换过滤芯子，此时可将过滤器由旁路投入。清洗完毕后再将过滤器投入，关闭旁路。这些均不会影响水循环泵的正常运行。见图2-4-5图2-4-5过滤器组件5、监视仪表（1）温度监测装置为了保护炉水循环泵电机，避免过热，在电机腔出口装有温度计和热电偶以检测高压冷却水的温度。温度计是用来就地观察炉水循环泵电机温度，而热电偶可将导线接至控制室进行连续的温度记录。这两种仪表都能接上报警，整定值为60℃报警，65℃炉水循环泵跳闸。此外，在泵壳体上装有热电偶，以测定泵壳与炉水的温差，在炉水循环泵启动时要确保泵壳与炉水的温差不得超过规定值，以免泵壳产生过大的热应力。在炉水循环泵热态启动时特别要注意此问题。如果超过规定值，热电偶就要进行报警，并作为炉水循环泵的启动保护条件之一。（2）冷却器的流量指示器在低压冷却水管路中，接有来自泵的冷却器的流量指示器，如果流量低于规定值时，则发出报警。低压冷却水流量也是炉水循环泵的启动条件之一。（3）差压变送器炉水循环泵有二台差压指示变送器控制箱，这些仪表需与自控系统协调，差压低于规定值就要进行报警。（4）装在泵壳体上和泵前汇集联箱上的热电偶，其用途是在热态启动炉水循环泵时，测定其温度差，该温度差最大允许温差为55℃，也就是说，这两点温度差小于55℃，才允许启动炉水循环泵；如果温度差大于55℃，必须要对炉水循环泵进行暖泵，减少泵壳与泵前汇集联箱之间的温差，以减少泵壳的热应力。五、带循环泵系统的优点（1）增加了水冷壁管内水的重量流速，提高了启动和低负荷时水冷壁蒸发段的运行可靠性。由于水冷壁管的重量流速增加，从而可以选用较粗的水冷壁管，降低水冷壁的加工成本和钢材耗量。（2）在启动过程中回收热量。在启动过程中水冷壁的最低流量为35%BMCR，因此锅炉的燃烧率为加热35%BMCR的流量到饱和温度和产生相应负荷下的过热蒸汽，如采用简易系统，则再循环流量部分的饱和水要进入除氧器或冷凝器，在负荷率极低时，这部分流量接近35%BMCR流量，除氧器或冷凝器不可能接收如此多的工质及热量，只有排入大气扩容器，造成大量的热量及工质的损失。（3）在启动过程中回收工质。与简易启动系统相比，带循环泵的启动系统可以回收工质，采用再循环泵，可以将再循环流量与给水混合后泵入省煤器，从而可以节省由于此部分流量进入扩容器后膨胀、蒸发而损失的工质。（4）开启循环泵进行水冲洗。采用再循环泵系统，可以用较少的冲洗水量与再循环流量之和获得较高的水速，达到冲洗的目的。（5）在锅炉启动初期，渡过汽水膨胀期后，锅炉不排水，节省工质与热量。（6）汽水分离器采用较小壁厚，热应力低，可使锅炉启动、停炉灵活。六、循环泵运行注意事项（1）炉水循环泵的注水。原设计炉水循环泵注水前为了防止杂物颗粒进入电机腔室，首先对高压冷却水系统进行彻底冲洗，然后通过高压冷却及充水管路系统进行注水，注水水质要求：固形物体积分数不大于0.25μL／L，pH≥6.5，卤体积分数(特别是氯化物)小于50μL／L，温度为4～50℃。注水前关闭循环泵入口和出口管道上的阀门，以将炉水循环泵和整个系统分离，严禁向锅炉上水，以防泵体内的杂质进入电机，只能通过安装在泵体下的注水管进行缓慢注水。高压冷却水系统来自锅炉给水泵，在试运初期因除氧器的水质不能满足注水水质要求，被迫只能从凝补泵出口引一根管道进行炉水循环泵的注水。（2）炉水循环泵启动。炉水循环泵启动前首先进行了其联锁、保护试验。试验正常后，进行上水至储水箱中水位在正常水位，然后将低压冷却水系统投入。（3）使循环泵系统各阀门处于正确状态，测量电机绝缘合格，绝缘电阻大于200MΩ。（4）确认循环泵转向正确。通过测量零流量时的压头(排出管线上的阀门关闭)来检验循环泵的旋转方向正确。如果测量的零流量压头H。=100M（约0.981MPa），则电机的旋转方向正确。如果测量的零流量压头远远小于0.981MPa，则电机的转动方向错误，需断电后对电机重新接线。1h内循环泵启动不得超过4次。在重新启动之前，至少要让电机冷却0.5min。（5）确认循环泵转向正确后，启动炉水循环泵，电流回小后