2BE1型真空泵典型异常原因分析

秦皇岛电厂设备部　王昌伟

　　摘　要：本文将我公司2BE1型真空泵运行中的异常现象归纳整理，进行典型分析，结合实际经验提出解决办法及防范措施，以达到超前控制、合理安排检修的效果。
　　关键词：真空泵；异常；分析；处理
　　1　概述
　　我公司二期两台机组真空系统配置了四台2BE1型真空泵，工作介质为工业水，相对于一期介质为海水的射水抽汽器系统来说，大大降低了由于腐蚀造成的故障率和维修成本，但经过十年的运行也出现了一些问题，直接影响机组运行的安全及经济性。因此有必要对运行中发生的典型异常现象进行分析，改进设计、确定合理检修周期、及时判断处理运行中的各种异常情况，预防事故的发生，提高机组经济性。
　　2　二期真空泵故障原因分析
　　2.1 二期真空泵工作原理及典型异常故障
　　二期机组采用2BE1353-0型单级水环式真空泵（附图1），用来抽吸不含固体颗粒的气体，使凝汽器系统形成真空。它的工作原理是，叶轮偏心地安装在泵体内，启动前向泵内注入一定高度的水，叶轮旋转时，水受离心力的作用而在泵体壁内形成一个旋转的水环、叶片及两端的侧板形成密闭的空腔，在前半转的旋转过程中，密封的空腔容积逐渐扩大，气体由吸气孔吸入；在后半转的旋转过程中，密封容积逐渐缩小，气体从排气孔排出，随之排出的还有一部分水。为了保持恒定的水环，运行过程中，必须保证连续可靠地向泵内供水。 　　二期四台真空泵运行稳定，缺陷率较低。运行十多年来，主要缺陷异常集中体现在汽水分离器水位波动频繁、真空波动、轴承烧损、盘根泄漏等问题上，由于实行点检定修制后合理地安排项目，缺陷的发生主要在2001年以前，之后虽然出现过真空波动、水位异常，但很少发生缺陷，均准确安排检查项目，杜绝了事故的发生。统计缺陷及异常发生情况（表1），时间从1999年6月至2006年6月，泵汽蚀2次，自动补水阀失灵3次，侧板螺栓损坏2次，轴承烧损2次，由于冷却器脏污造成出力低1次，真空泵系统平均故障间隔时间为MTBF₂=t/N（t）=70080/10=7008（小时）。 　　2.2 真空波动问题
　　真空波动是机组的大问题，不但经济性差，而且严重威胁安全运行。因此，必须引起高度重视。造成机组真空波动的原因很多，下面只针对真空泵本身异常原因引发的真空波动进行分析。
　　2.2.1 2006年2月7日16时3号机A真空泵电流及凝汽器真空每隔半小时摆动一次，电流上涨10A左右，真空下降1kPa，就地检查泵轴承振动、温度正常，声音正常。2月7日17时倒B真空泵运行，倒泵后真空也发生一次波动，但较A泵波动幅度小。2月7日22时启A真空泵，电流由233A涨至270A，开16a后电流降至255A，停B真空泵后，电流涨至270A，真空下降，恢复B真空泵运行。通过设备部召开专题会分析，A真空泵运行时凝汽器真空下降，泵电流升高说明泵出力下降，效率降低，可以断定A真空泵分配器侧板出现损坏，造成泵内再循环，效率降低。同时不排除泵内部件损坏的可能性，于是安排对A真空泵分配器侧板、泵叶轮两侧间隙、叶轮叶片等可疑环节进行检查，通过检查发现A真空泵分配器（北侧）侧板及阀片脱落，侧板固定螺栓损坏，泵叶轮两侧间隙及叶轮未见异常。转子盘动灵活。对A真空泵分配器侧板进行修复，阀片重新安装。试泵正常，真空99.85kPa，电流227A。A真空泵分配器（北侧）侧板及阀片脱落，是引起A真空泵电流升高，凝汽器真空下降的原因。
　　2.2.2 3号机B真空泵运行长期出力低且真空波动，后经分析，认为是冷却器脏污、汽水分离器出口逆止门故障、A真空泵16a阀门不严等综合原因造成，对照分析安排检查，逐一排除了这三方面问题后，泵出力正常，机组真空稳定。3号机B真空泵小修（小修时间为2006年2月）前出力低，（较A泵出力低约0.6kPa），小修中对B真空泵分配器侧板进行检查，发现侧板阀片损坏，进行更换。同时检查叶轮两侧间隙，发现叶轮两侧间隙端侧大（0.7mm），腰侧小（0.1mm），小修中进行调整，两侧为0.4mm左右。分析汽水分离器出口逆止门阀板脱落也会造成出力波动，进行检查后发现逆止门阀板定位螺栓失效，阀板处于长期关闭状态，进行了修复。3号机于3月7日启机，启机后运行A真空泵，于3月16日10点50分倒B真空泵运行，倒泵后B泵出力较A泵高，运行正常。3月23日19点B真空泵电流周期性波动，正常值235A，Z低到203A，真空波动0.5kPa。半小时一次，21点30分真空波动幅度1.7kPa。电流波动10A，倒A泵运行。3月24日对B真空泵检查，检查分配器侧板、叶轮间隙、出口逆止门均正常。3月25日17点20分B真空泵电流波动（224~239A），真空波动0.15kPa。23点50分主机真空波动（99.4~97.69kPa.），关闭A真空泵16a门后真空逐渐平稳，溶氧合格。3月26日15点50分B真空泵电流波动（208~238A）真空波动0.3kPa，16点调整A真空泵16a限位，在关闭A真空泵入口手动门的情况下B真空泵电流仍波动。17点降低工业水温度2℃，工业水温度下降后B真空泵电流及真空波动明显好转。3月27日上午更换B真空泵阀片（原厂家阀片）及自动补水阀，11点15分启B真空泵，电流235A，负荷280MW，真空97.3kPa。11点25分B真空泵电流频繁摆动220~236A时间间隔2分钟，真空波动0.1kPa.，下午16点30分再次要求工业水温度降2度，工业水温降低后B真空泵电流及真空波动明显好转。3月28日负荷300MW，工业水温度尽量保持低值运行。并调整汽水分离器为少量溢流状态，B真空泵电流及真空平稳。3月30日3点30到5点20分B真空泵电流波动（225~237A），真空波动（98.5~99.1kPa.），工业水温度24度。电流波动9次。5点20分至上午9时电流及真空基本无波动。9时运行倒A真空泵运行。B泵倒A泵时主机真空无明显变化，说明两台泵出力相当。通过检查发现4号机A真空泵运行时其入口注水管温度（经冷却器后）为25度，而3号机A真空泵运行时其注水管温度为29.5度，B真空泵运行时其注水管温度为32~33度。B真空泵注水管温度高引起泵内运行时总体温度偏高，泵内水环在高真空下产生汽化，泵内水环汽化后改变真空泵内水环厚度，影响泵的电流及真空。另外，A真空泵入口门不严等一系列问题，都造成了真空、电流波动。
　　2.3 真空泵出力低问题
　　2.3.1 1998年12月份，3号机B真空泵出力降低3Kp，同时冷却器温度升高，比A泵高20℃。设备运行完好，无振动异音等不良情况。根据运行反映的情况，可判定B真空泵冷却器管束间可能由于工业水进油而遭污染，使冷却效果降低，冷却器出口温度高，影响抽真空效果。清除冷油器管束间大量油泥后出力正常。
　　2.3.2 2001年1月3日，4号机A真空泵运行，5点真空突降2kPa，且显示波动曲线。两端填料泄漏严重，汽水分离器水位偏低（汽水分离器放水门、泵体放水门、自动放水阀均未泄漏）。真空泵进水压力表显示在0MPa以下。泵内有打击异音（从2000年8月份开始有较明显异音）。倒B泵运行后，真空恢复正常，真空曲线较平滑。经过分析，汽蚀原因可造成泵出力低、系统真空波动。系统来汽条件不好（如其中含杂质）可造成汽蚀，但倒B泵后真空正常，固可肯定来汽正常；水中有杂质，易造成泵内动静磨损，产生汽蚀，从现声音判断属气泡爆裂打击声或轮毂内平衡块脱落的打击声而无摩擦声，说明动静部分未摩擦；冷却器管束间堵塞，影响进水压力，也易造成汽蚀，通知热工更换进水压力表后，发现进水压力正常，可排除管束堵塞。因此，泵出力低、系统真空波动不是由于汽蚀原因造成的。泵系统漏空气可造成出力低、系统真空波动。由于盘根泄漏严重，间断性的向泵内漏入空气，影响泵工作品质，导致泵出力低、系统真空波动。这是本次从泵本身分析的影响因素。后更换两侧盘根后倒泵试运，机组真空恢复正常。
　　2.4 汽水分离器水位波动问题
　　2001年10月20日和2003年8月5日，4号机B真空泵运行时汽水分离器水位不断上涨。对自动补、排水阀进行检查，发现补水阀悬臂球控制的进水销钉与进水筒内壁密封面间隙过大。自动补水阀中有一浮球，随阀内水位高低升降，当水位高时，浮球控制的进水销钉将进水通路隔断，不再补水；当水位低时，进水销钉转动方向，过流槽接通进水孔，进行补水。现进水销钉与进水筒配合内壁密封面间隙过大，导致水位高，浮球升起时，不能将进水通路隔断，仍有部分漏流，这就使汽水分离器水位不断上涨。密封间隙大主要是由于进水销钉尺寸加工不精确，经常转动摩擦也可造成密封间隙大，但这两次自动补、排水阀都是小修后新换的备件，因此，厂家制造质量差是导致补水阀失灵，汽水分离器水位控制不住的主要原因。
　　3　二期真空泵异常问题防范措施
　　异常现象虽然只出现在设备的运行阶段，但从设备综合工程学的观点看，其产生的原因却蕴育于设计、制造、安装、维修等阶段。解决的措施也必须在各个阶段实现。
　　3.1 合理安排定检
　　对真空泵的定检要分清主次，定好周期。对叶轮、轴套、轴、分配器等部件检查8年一个周期较合理，不会出现损坏及性能劣化等问题；对于轴承、汽水分离器出口逆止门、冷却器等4年一个检修周期；而对于侧板间隙、垫片等关键部位应一个小修就安排一次检查，尤其是轴承，虽然检查周期为4年，但其润滑脂检查必须一个小修期内就检查补充一次，确保机组运行的安全经济性。
　　3.2 改进设计不良环节
　　对于设计中的问题，我们要不断改进。如分配器侧板螺栓，原先为碳钢材质，可是分配器却是不锈钢材质，两者发生电位差腐蚀，多次造成螺栓断裂，现将螺栓改为不锈钢材质后，彻底解决了此问题；原泵体鸭嘴阀由于质量问题，经常出现不严现象，泵运行时泄漏吸入空气，造成机组真空低，经研究，在浮球上方加装了顶丝，运行时强制关严，提高了经济性；原两侧轴承室加不进油，检查油路，发现注油口与进油槽错位，在出口铣一个Φ20*10的沉孔，使其与油槽增大接触面积，保证了进油畅通；对于泵汽蚀问题，本来打算加装防汽蚀装置，可后来经过电话调研，发现由于制造质量不过关，许多加装了汽蚀装置的真空泵由于阀门不严等问题造成了出力低的现象，所以后来没有轻易加装，今后还应继续进行调研，争取早日解决真空泵汽蚀问题。
　　3.3 严格检修工艺及验收每个环节
　　如自动补水阀，不论是备件验收还是定期检查，必须保证进水销钉与进水筒配合的密封面为过渡配合，销钉应使用不锈钢等耐磨材料。分配器侧板滑动灵活，密封良好等等。不论验收备件还是检修过程中的验收，都要一丝不苟，严格控制在标准范围内，才是可靠运行的重要保证措施。
　　4　结束语
　　二期真空泵异常现象由于分析及时、判断准确，均未造成故障的发生。因此，对于异常的分析及预防工作就显得非常重要，这也是撰写本文的目的，旨在提高超前控制和预防风险能力，避免事故的发生，甚至将异常消灭于萌芽状态。