鍋爐給水泵輸送高溫流體，運行容易出現故障。中天合創能源有限責（zé）任公司熱電（diàn）裝置使用的給水泵出現超（chāo）電流、汽蝕餘量不達標及振動過大等現（xiàn）象（xiàng），根據現場實際工藝要求進行整改，通過葉（yè）輪（lún）切割、更（gèng）換誘導輪等一係列方（fāng）法完成整改，故障得以排除，現場運行平穩，性能參數達到設計使用要求。
一、前言（yán）
中天合創公（gōng）司的大型煤化（huà）工是國（guó）家“十二五”新型（xíng）煤化工（gōng）示範項（xiàng）目，其熱電裝置5×490t/h的鍋爐設置平台100%容量配備（bèi）4台(5#、6#、7#、8#)鍋爐定（dìng）速給水（shuǐ）泵（bèng），臥式9級雙殼體（tǐ）式，配備三相異步電（diàn）動機，參數見（jiàn）表1。
二、給（gěi）水泵故障
該給水泵為9級雙殼體離心泵，軸封采用（yòng）機械密封，軸承潤滑（huá）采用（yòng）外供強製潤滑（huá）；泵為中心線支（zhī）撐，進（jìn）出口均垂直向上，泵定子部分由（yóu）吸入段、中段、排出段和導葉等組成，轉子部分由誘導輪、葉（yè）輪、軸、機械密封、軸承（chéng）和聯軸器組件等組（zǔ）成，泵通過聯軸器由電（diàn）動機驅動，從電動機方（fāng）向（xiàng）看（kàn）為順時針方向旋（xuán）轉。如圖1所示。 4台鍋爐（lú）定速給水泵參數相同，互換性高，7#泵開車後發現效率和汽蝕餘量沒有（yǒu）達到用戶要求，其餘3台也出（chū）現了同樣的問題：
1)電動機超電流（liú）。
2)泵汽蝕餘量過高（gāo）。
3)在原速運轉過程中振動（dòng）偏大。
三、原因分析
針對出現超電流、汽蝕（shí）餘量過高、振動偏大的故障進行原因分析。
1.電動機超電流
現場測試流量（liàng）達403m³/h(即額定流量590m³/h的68.31%)、揚程1956m，電動機電（diàn）流為264A(為額定值的100.4%)，出現超電流現象。通過拆解分析，導致電動機超電流的主要原因如下。
1) 葉輪直徑設計偏大，揚程偏（piān）離（lí）額定（dìng）點太大（dà），超10%，造成軸功（gōng）率偏大（dà），這是電（diàn）動機超電（diàn）流的原因之一。
2) 流（liú）體從泵進口（kǒu）流入，經葉輪、導（dǎo）葉，Z後通過（guò）泵體流出的過程中，葉（yè）輪、導（dǎo）葉（yè）、泵（bèng）體等鑄造精度不高，流（liú）動阻力增大，損失增大，效率（lǜ）偏低，也會使電動機超電流。
3) 經兩次試驗判斷筒體排出室麵積偏小，有（yǒu）阻水現象（xiàng），流體經過排出室時不能光滑（huá）過渡，不符（fú）合逐漸把動（dòng）能轉換為壓力（lì）能的趨勢。
2.汽蝕餘量過高
從汽蝕（shí）試驗數據來看泵汽蝕餘（yú）量為12.66~13.66m，從泵的性能（néng）曲線來看汽蝕餘量在13m左右，而協議要求的泵汽蝕（shí）餘量為7m，嚴重超標容易造成泵汽蝕，從而引起泵的（de）振動甚至停泵。
影（yǐng）響（xiǎng）泵汽蝕（shí）餘（yú）量的因素主要有三個方麵，誘導輪、裝置汽蝕餘量和葉輪進口幾何形狀。故障存在的（de）原因之一是（shì）誘導（dǎo）輪的設（shè）計未達到工藝要求（qiú），原有的誘導輪外徑223mm，在（zài）流量649m³/h時，誘導輪揚程為4m，汽蝕餘量高，誘（yòu）導輪的（de）設計（jì）不達標；首級（jí）葉輪進口幾（jǐ）何形狀也是影響汽蝕餘量過高的原因（yīn），檢查發現葉輪進口麵積偏小，增大進口流速，泵的汽蝕餘（yú）量偏高，汽蝕性能下降；裝置汽蝕餘（yú）量也是影響泵汽（qì）蝕餘量的主要因素；增加進口壓（yā）力，增大裝（zhuāng）置汽（qì）蝕餘量，改善汽蝕性能。
3.振動偏大
泵在運（yùn）行過程中振動噪聲明顯，由於超電流（liú）致使泵不能在額定工況點下運行，流動不順暢，產（chǎn）生流（liú）體激振力，引起泵的振動噪聲（shēng）；轉子轉動時不平衡，也會引起振動；泵的汽蝕餘量偏大，容易發生汽蝕，伴隨著強烈的（de）水擊而產生（shēng）振（zhèn）動（dòng）和（hé）噪聲；工裝坐架固定泵（bèng）不牢固，電動機與泵高偏差（chà）過大，舉架過高，也是造成泵在運轉過程中振動偏高的原因。
四、處理對策
針對電動機超電流、汽（qì）蝕不達標和振動偏（piān）高等問題，進行更換誘導輪、葉輪切割等一係列整改。
1.電動機超電流的（de）故障處（chù）理
(1)次級葉輪（lún）切割  原4台泵在裝置（zhì）現場均出現超電流現象，其原因是揚程（chéng）偏高，軸（zhóu）功率偏大。首先對7#泵次級葉輪進行計算切割量，根據GB3216—2005《回轉動力泵水力性能試驗》標準的規定，當葉輪平均出口直（zhí）徑的切削量不（bú）超過5%時可以應用切割相似換算定律進行切割，設計點流量649m³/h時，揚程（chéng）為（wéi）1933m，根據離心泵葉輪切割定律計算得出D=386mm，即水泵（bèng）的葉輪由400mm切割至386mm，切割量為3.5%，小於5%，切割（gē）量符合國家GB3216標準中的要求，見表2。
對（duì）每台泵的8個次級葉輪進行切割，5#，6#由400mm切割到390mm；根據（jù）現場運行報告（gào）7#、8#泵的流量與協議流量有13~16m³/h的差異，7#、8#由400mm切割到386mm。首級葉輪不切割。
(2)筒體排出室切削  筒體排出室（shì）的麵（miàn）積偏小。經計算得出給水泵末級導葉斷麵麵積10×30mm×37mm=11100mm²，是出口麵積的0.6倍。未切削前筒體斷麵麵積為312mm×25mm=8025mm²，是出口麵（miàn）積的0.5倍，不符（fú）合流道漸變趨勢，阻礙流動。切削後筒體麵積為16050mm2，是出口麵積的（de）0.75倍，符合流道漸變趨勢。經計算筒體內徑由645mm加工到695mm，進行出口內孔邊緣打磨圓滑過渡，並進行水壓試驗，泵體強度完全滿足現場實際運行要求。
(3)局部處理為了流體順暢流動，對過流部件進（jìn）行局部處理，對首級葉輪葉片進口邊（biān）進行修尖處（chù）理，修正（zhèng）後葉片厚度2mm；對葉輪、導葉流道進行D級拋光處理。 葉輪（lún）修整與（yǔ）軸組裝，重新做高速動平衡試（shì）驗(見圖2)，按工藝要求平衡量≤10g，實際測（cè）Z約為4g，滿足工藝要求。
2.汽蝕餘量（liàng）過高的故障處理
給（gěi）水泵技術（shù）協議要求汽蝕餘量為7m，廠家實測為（wéi）13.5m，需進行誘導輪更（gèng）換和（hé）首（shǒu）級葉輪處理。
(1)更換誘導輪  經重新設計，誘導（dǎo）輪外（wài）徑由223mm增加到225mm，更改後的誘導輪在設（shè）計流量649m³/h時，揚程為6~7m；增加給水泵首級葉輪人入口壓力2~3m，泵汽（qì）蝕餘量在首級葉輪不變（biàn）的（de）情況下降低2~3m；即（jí）流量649m³/h時，汽蝕餘量為9~10m。 檢驗誘導輪外圓首級葉輪蓋盤入口內徑（jìng）粗車預留餘量≥5mm、符合工藝要求。對誘導輪進行調質（zhì）處理（lǐ）、淬火加（jiā）回火；HBW值檢驗（yàn），標（biāo）準值180~250HBW，實測值220HBW，符合製造廠熱處理工藝要求，如圖4所示。 (2)調整首級葉輪  如圖4所示，首級葉輪進行調（diào）質處理、淬火加回火（huǒ）；首級葉輪（lún）直徑不變，增大葉輪入口麵積，入口直徑由223mm增至235mm。入口麵積（jī）增大後，流道過流麵積趨勢為進口部分凸起的曲線，符合汽蝕設計要求，加大入（rù）口直徑後的汽蝕餘量比更換誘導輪後減低3-4m，即流量649m3/h時，汽蝕餘量為5~6m。
3.振動偏大的故（gù）障處理
根據（jù）GB29531—2013泵（bèng）的振（zhèn）動測量與評價方法，該泵屬於第（dì）III類泵，試驗測出的振動（dòng）烈度為7.1mm/s，振動級別在c級，振動符合國家標準。
為了（le）減（jiǎn）少泵的振動和噪聲，提高運（yùn）行的安全性和穩定性，對泵進（jìn）行以下處理。
1) 通過（guò）修正後的轉子部件動平衡（héng）試驗可以有效降低泵的（de）振動。
2) 汽蝕性能的提高有效降低泵的（de）振動和噪聲。
3) 用固定坐架安（ān）裝固定給水泵；調整電（diàn）動機與泵中心高的偏差。
按照“做一次低負荷性能試驗—>一次拆卸（xiè）解體—>逐級拆卸葉片—>回裝(一次裝配)—>做2500kW全速試驗—>依據兩次試驗結果分析確（què）定故障原因—>排除故障—>二次拆卸解—>葉片切削加工（gōng）—>轉子部件動/靜平衡試（shì）驗—>葉片逐級（jí）回裝(二次裝配（pèi）)—>整機性能試驗—>出廠”的方法步驟（zhòu）進行整改，如圖5所示，整改後進行試（shì）驗。 圖5 整改（gǎi）後的給（gěi）水泵
4台泵整改後進行試驗，依據GB3216—2005泵的性能（néng）應在2980r/min下進行；試驗介質為常溫清水(按GB3216—2005規定)，泵機械密封衝洗水（shuǐ）為自來水或工業水，開式（shì）試驗台；進行運轉試驗、性能試（shì）驗、振動（dòng）測量和噪聲測量，試驗結（jié）果滿足表1性能參數（shù）要求和（hé）現場使用要求。
五（wǔ）、結語（yǔ）
針對4台給水泵運行中出現的問題進行整改並試驗，整改後的（de）運行參數符合用戶要（yào）求，振動和噪聲明顯減小，泵運行平穩（wěn），符合國家標準和用戶使用要求。
1)通過切割葉輪和擴大筒體內徑，並進行一係列的精密（mì）加工和試驗，整改後的揚程、效率等參數達標，電動機不過載。
2)通過更換誘導輪（lún）和（hé）調整首級葉輪進口尺寸，汽蝕餘量達6m，現場（chǎng）運行表明符合（hé）參數要求。
3)整改（gǎi）後進行轉（zhuǎn）子部件（jiàn）動平衡試驗，現場（chǎng）安裝位置牢固到位，消除引（yǐn）起振動的（de）因素（sù）。
參考文獻（xiàn）
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