火电厂锅炉给水前置泵故障原因分析及消除方法.pdf

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1、·44·小番柱采2010年第4期火电厂锅炉给水前置泵故障原因分析及消除方法李春山(大唐阳城发电有限责任公司，山西晋城；048102)摘要：本文对大唐阳城发电有限责任公司锅炉给水前置泵在运行中发生故障损坏的原因进行了分析，并提出相应的消除故障措施。关键词：电厂用泵锅炉给水前置泵泵轴键应力流量6台前置泵，机组投产以来，6台前置泵相继发生1前言叶轮锁母松脱、键碎裂、叶轮与轴配合部位磨损啃坏等故障，给发电机组的运行带来严重的安全大唐阳城发电有限责任公司锅炉给水前置泵隐患。是某水泵厂生产的SQ3OO一670型前置

2、泵，该泵为单级双吸，卧式水平中开式蜗壳泵。主要性能参2故障现象数如下，流量1405m3／h，扬程140m，必需汽蚀余量5．1m，转速1490r／min。2台发电机组共配置该厂6台前置泵在运行近半年后，都表现出图1泵轴一图2泵轴二图3泵轴三图4磨损损坏的叶轮密封环之一2010年第4期小兼柱采·45·表1部件尺寸情况3．1泵轴及键的应力分析部件名称设计值实测尺寸泵轴691．97lnlll基本磨损到90nlln应力分析采用应用非线性接触分析技术的大叶轮内径测量没有磨损的叶轮内孔部偏磨到95位四台均在692．3

3、～92．5llLrnlnln型有限元ANSYS分析软件。在建模分析过程中，叶轮密封环内径为圆形内径偏磨掉2-3toni，对分析模型进行了简化，但不会影响分析结果。最深处磨掉4．5ITIn首先在三维建模软件中按照水泵泵轴、键的实际轴与叶轮厂家未提供未磨损处配合间隙达0．20toni以上尺寸建立分析模型，然后导人ANSYS分析软件。振动变大、噪声增大、低负荷时泵轴窜动明显等图5和图6分别为转子工作状态下应力分析网格特征。停泵解体检查后发现泵轴、键、叶轮密封图和转子与键应力分析网格图。环等部件都存在不同程度的

4、损坏，其中已损坏的3在ANSYS分析软件中对键和轴受力进行计算台泵的泵轴如图1、图2和图3所示，已磨损损坏时加载的扭矩为1104N·m。因建模时对模型进行的叶轮密封环如图4所示。了简化，键长的尺寸只取了原尺寸的一半，所以通过对已损坏的泵轴、叶轮、密封环等部件换算到全键长的扭矩为2208N·m。经ANSYS分析进行测量计算，汇总出各部件尺寸及间隙配合情软件分析计算后轴键槽的等效应力最大为281．137况如表l所示。MPa，应力分布如图7所示；键的等效应力最大为155．246MPa，应力分布如图8所示；键的

5、剪切应3原因分析力最大为39．809MPa，应力分布如图9所示。通过对该水泵现场实际运行参数测定，结合图5转子工作状态下应力分析网格图图6转子与键应力分析网格图图7轴键槽的等效应力分布图图8键的等效应力分布图·46·小兼教采2010年第4期表2各种运行工况下的参数工况流量(m)效率(％)扬程(m)设计工况l4O50．838140实际最高负荷工况1OO8O．82148实际最低负荷工况558．8O．61151．8表3各种工作状态下扭矩计算扭矩实际最高实际最低设计工况应力名称2208负荷扭矩负荷扭矩下扭矩(N

6、3178．92429．84097．4·m)(N·m)(N·m)(N·m)键的剪切应力39．8O9MPa57．34MPa43．81MPa73．87MPa键的等效应力155．246MPa223．5lMPa170．84MPa288．09MPa轴的等效应力281．137MPa404．76MPa3O9．38MPa521．71MPa图9键的剪切应力分布图表4材料机械性能水泵厂家提供的水泵特性曲线，各种运行工况下材质抗拉强度O"b屈服强度。的参数汇总如表2所示。OCr18Ni9530MPa210MPa0Crl7Ni4

7、Cu4Nb1O9OMPa1O2OMPa设计工况下轴功率：，v==MPa，因此7-<[下】，键抗剪强度可以满足要求，但：：墨：639在最高负荷工况下键的强度稍差，不能满足运行1000x0．838x3600．’6kW要求；从表3可以看出轴的强度足够富余。设计工况下叶轮轴的扭矩：眠=9。55x10：3．2主要原因分析通过以上对前置泵损坏部件的特征、运行工==4097．4N．m况和受力进行分析，造成前置泵损坏的原因主要式中—r流体的重度(kg，m)有以下几方面：y=Pg(kg／m3)(1)叶轮与轴的配合间隙过大

8、。通过对该泵p一泵输送液体的密度(kg／m)的检查测量发现各台泵叶轮和轴的配合间隙达一重力加速度(m／s0．20mm以上，因配合间隙过大，导致叶轮定位较77一水泵效率(％)差。水泵流量(m)(2)叶轮锁母无止动垫片，运行中叶轮锁母日——水泵扬程(ITI)易松脱，引起叶轮在泵轴上滑动。n——水泵转速(r／min)(3)有几台泵解体时发现叶轮键已碎裂，从经计算实际最高负荷工况下叶轮轴的扭矩为前面计算结果可以看出，键的强度选用偏低，需3178．9