嘉兴电厂二期4×600MW机组炉内加药系统的加药计量泵全部采用美国米顿罗(MILROYAL)公司生产的隔膜计量泵。该类泵具有输送量可调、等效可用系数高等优点,但在长期的运行中也出现了一些问题,频繁发生出力不足的故障。对于该类泵的结构原理以及运行维护,国内很少有资料涉及,作者依据实际工作中遇到的问题,分析了该系列泵产生问题的原因并提出了相应的解决办法。

1　米顿罗液压隔膜计量泵概况以及工作原理米顿罗液压隔膜计量泵最大输送量为229L/h,

最大压力为4.2MPa。泵机械驱动系统驱动隔膜泵头中的活塞前后运动,在吸入冲程(如图1所示)一开始,柱塞向远离液端方向移动,液压油被往回拉,弹性隔膜依靠自身的弹力恢复原状,使泵头内空间增大,压力变小,被输送的液体通过入口逆止门进入泵头内部;同时,出口逆止阀关闭,阻止了排出管内液体的回流。在吸入冲程结束后,排出冲程(如图2所示)开始,此时柱塞向前移动,推动前面液压油压向隔膜,使之向前变形,泵头内空间变小,压力增大,被输送的液体在压力作用下向外流动。此时,出口逆止阀开启,而入口逆止阀关闭,挡住液体向吸入管内的回流,液体通过排出管路进入加药系统。泵就是依靠往复的吸入-排出冲程,完成输送液体的功能。

2　故障现象

2006-08-12,嘉兴电厂二期#

3机组炉内加药系统氨计量泵A出现出力不足现象;4#炉内加药氨计量泵A远方CRT监控发现泵出力不足;2007年4月初,#4机组加药系统氨计量泵B出力不足。

3　故障原因分析以及处理措施

3.1　油质污染

隔膜计量泵设置有2个油箱,分别是齿轮油箱和液压油箱。2个油箱所用油脂分别为美孚630齿轮油和美孚13M液压油。齿轮油在齿轮传动装置中的作用是减少摩擦、降低磨损、冷却零部件,同时也起到缓和振动、减少冲击、防止锈蚀以及清洗摩擦面脏物的作用。齿轮油的指标一般有运动黏度、抗氧化性、极压抗磨损性等,尤其以运动黏度最为重要。齿轮油一般分为封闭式齿轮油和开式齿轮油。该泵采用的是开式齿轮油,运动黏度(40℃)为400-500mm2/s。液压油是液压系统实现能量传递、转换和控制的工作介质,同时还担负着系统的润滑、防锈、防腐和冷却等作用。

液压油的指标有运动黏度、抗氧化性及低温性等,尤其以运动黏度和低温性更为重要。运动黏度过小,润滑表面会产生磨损,从而使液压元件的内漏和外漏增加,泵容积效率降低,油温上升;而运动黏度过大时,泵吸油困难,流动过程能量损失增加,系统的发热增加,油温也升高。该泵采用的13M液压油运动黏度(40℃)为11.0-60.0mm2/s。液压油被污染而引起的出力不足,往往表现出声音异常(伴随不规则的撞击声)、压力波动范围异常等现象。更换液压油,使其运动黏度在正常范围内,即可以消除出力不足的缺陷。

3.2　进、出口逆止阀关闭不严计量泵进、出口逆止阀是依靠钢球与阀座之间的密切配合来实现开启和关闭,从而达到逆止作用。逆止阀每开启和关闭1次,钢球和阀座之间产生1次撞击,在长时间、无规律的撞击过程中,钢球和阀座会出现疲劳极限而产生变形,或者因拉毛产生毛刺,造成逆止阀关闭不严。在吸入冲程时,排出管路内的液体因出口逆止阀不能关闭而回流至泵头内;在排出冲程时,泵头内的液体因进口逆止阀不能关闭而压入吸入管内。这样,就会使部分液体因压力损失而不能进入加药系统内,从而呈现出泵出力不足现象。由进、出口阀引起的泵出力不足,会表现出出口压力表压力偏小(正常波动为0.3-0.4MPa),更换进、出口阀阀座或钢球,即可以消除该缺陷。

3.3　排气/释压阀、出口安全阀泄漏泵头设置的排气/释压阀和安全阀(如图3所示)主要起到保护作用。排气/释压阀主要防止在

泵输送较大压力的液体时,损坏柱塞。在管路出口压力过高或液压油量过大时开启排气/释压阀,液压油通过回油管路流入液压油箱,从而保证泵的安全运行。在管路压力超过整定值时,安全阀动作,液体通过旁路返回溶液箱。长时间运行后,弹簧会出现弹力变小的现象,导致排气/释压阀和安全阀无法正常关闭。在吸入冲程时,空气经过排气/释压阀进入到液压油系统;在排出冲程时,液压系统内压力增大,空气经排气/释压阀排出液压系统,这样,液压油传到隔膜片上的压力变小,使隔膜片不能完全推动液体进入排出管路,造成了出力不足。而安全阀关闭不严时,输送的液体会通过旁路返回到溶液箱,远程检测的数据就会显示出力不足。排气/释压阀和安全阀引起的出力不足,会出现声音正常、压力波动范围偏小等现象。调整弹簧紧力,重新整定压力,即可以消除该缺陷。

3.4　量程调节机构无法锁死

计量泵流量通过2种方式调节:一是在远程通过CRT,改变电机的频率,从而调节泵柱塞的运动

频率,增加单位时间内的输送量;二是通过就地改变泵量程调节机构,改变柱塞的行程,调节输送液体量。调节机构由一个标有刻度的旋转手柄和锁死螺母组成,顺时针旋转为增大流量,逆时针旋转为减小流量。调整完毕后,锁死螺母必须旋紧,使旋转手柄不能自由旋转,从而保持泵输送液体流量的恒定。运行过程中,泵体因为隔膜的动作而振动,长时间规则的振动导致锁死螺母的螺纹变形;再者,锁死螺栓长度为3cm,螺纹数目太少,承受力不足。这2个原因导致锁死螺栓不能锁死旋转手柄,旋转手柄随着振动缓慢逆时针旋转,导致泵输送液体量减小,出现出力不足现象。该因素导致的出力不足,属于设备设计制造方面的问题,在后来的技术改造项目中更换了长度为10cm的锁死螺栓,出力不足的现象得以消除。

3.5　其他因素

在长时间的运行维护过程中,也发现了一些其他因素所导致的泵出力不足。

(1)泵管路进口滤网堵塞。进口滤网堵塞,造成吸入冲程时,无足够液体进入泵头,从而导致泵出力不足。

(2)隔膜片断裂。压力过高或其他因素造成的隔膜片断裂,使泵头内无法正常形成吸入-排出冲

程,造成出力不足。以上因素所引起的出力不足很容易被发现,所以能够得到及时的处理。

4　日常维护建议

(1)定期检查管路入口阀滤网,使之保持清洁。

(2)定期校验排气/释压阀、出口管路安全阀,使之保持正常工作。

(3)依照厂家要求,定期更换液压油和齿轮油。但在更换操作时,确保不要超过油位线。给水泵汽轮机型号与可门电厂一致,其给水泵汽轮机低调阀开度上限为100%,当低调阀开度达到80%时高调阀始动。但由于该厂给水泵为苏尔寿公司的泵芯,其特性曲线与可门电厂设备差别较大,要求的转速较低,所以,在实际运行中给水泵汽轮机高调门从未开启过。与江阴电厂相比,可门电厂高、低压调阀间的重叠度也是偏大了,只是在调试阶段未能发现问题,随着机组运行时间的增加,给水泵再循环阀内漏量增大,高压汽源慢慢地参与进来,随后出现了一系列的异常现象。按照MEH装置生产商的推荐值重新修改可门电厂给水泵汽轮机的高、低调阀的重叠度,见表4。

按照表4进行异动,加大四抽进汽流量后可以满足夏季满负荷工况下运行需求,除非是超负荷运行或快减负荷RB(RunBack),否则不会出现因高压汽源过量、提前介入而引发的排斥四抽进汽等一系列连环反应。对于低调阀的开度上限,考虑到空行程的因素,故不建议进行异动。

5　改造效果

2008年1月,可门电厂一期4台给水泵汽轮机高、低压调阀重叠度全部按表4要求进行异动,将高调阀始开时对应的给水泵汽轮机进汽指令由60%放大到65%,并在大、小修时对汽泵再循环调阀进行修复以减小内漏量。改进后,4台给水泵汽轮机除了偶尔在发生RB事件时会短时间开启高调阀进行应急顶出力之外,再未在正常运行中发生过高调阀频繁抖动的异常现象。2台机组2年来多次的RB实践证明,冷再汽源少量、短时参与工作不会对四抽汽源产生任何不利的影响(高调阀开度在15%以内都是安全的)。改造后2A给水泵汽轮机运行

参数见表5。

调阀始开时对应的给水泵汽轮机进汽指令由60%放大到65%,并在大、小修时对汽泵再循环调阀进行修复以减小内漏量。改进后,4台给水泵汽轮机除了偶尔在发生RB事件时会短时间开启高调阀进行应急顶出力之外,再未在正常运行中发生过高调阀频繁抖动的异常现象。2台机组2年来多次的RB实践证明,冷再汽源少量、短时参与工作不会对四抽汽源产生任何不利的影响(高调阀开度在15%以内都是安全的)。改造后2A给水泵汽轮机运行参数见表5。