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标题 多级离心泵平衡盘间隙与泵效率的研讨
范文

    高华峰

    摘 要:沙特阿美石油公司在吉赞经济城新建的一个世界级规模的炼化能力为40万桶/天的炼油厂,其配套的整体气化联合循环发电项目由中国电建集团旗下山东电建和电建核电共同执行其中的电力包,给整个炼化项目供电供汽并将多余电力上网外供。本文对其电站包锅炉给水泵的效率及动静间隙研讨过程进行阐述。

    关键词:锅炉给水泵;平衡盘间隙;水泵效率

    DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.004

    0 前言

    此项目发电包共包括了5套二拖一的燃气/燃油联合循环机组,总发电量3850MW,同时给其他包供应蒸汽。主机及其附属系统为西门子供货,锅炉给水泵是由荷兰泵厂福斯供货。共20台电动锅炉给水泵,电机频率60Hz,泵额定转速3582RPM,泵名牌功率4150KW,泵额定状态效率(水泵出厂试验时候冷效率)要求最低80.6%。

    1 對此泵间隙和效率进行研讨的背景原因

    此泵供货方荷兰福斯一直以来是世界知名水泵制造商,对此类大型多级离心泵的生产制造是阿美短名单里为数不多的世界知名厂商之一。福斯在项目投标时对其水泵效率等性能指标的质保也是提出了很高的标准,甚至于福斯向承包商和业主承诺可以在适当低于合同标准要求的平衡盘间隙情况下,满足标准要求的其他各项性能指标。承包商和业主带条件接受了厂家的正式变更,后续依据获批的图纸和技术资料生产,出厂试验验收的时候泵各项性能参数确实满足合同、标准要求。但在任意拆检一台检查动静部分接触、摩擦情况时发现转子平衡盘部位有少量轻微的划痕,最深的划痕深度为0.081毫米,最长的划痕为15毫米。工厂福斯澄清按照工厂标准文件是可接受的,但是承包商和业主不能接受动静部分之间有接触、摩擦,而且泵平衡盘处间隙小于标准API中规定的最小间隙0.021英寸。泵被承包商和业主拒收。

    2 研讨、改造

    承包商中国电建集团山东电力建设有限公司吉赞项目部牵头业主和工厂对此进行研讨,进而改造,以获得业主的最终接受。API 610中对泵平衡盘间隙要求是最低0.021英寸(0.53毫米),厂家福斯最初设计最小处为0.016英寸(0.41毫米)。对于平衡盘间隙违反标准,业主、承包商下发的NCR不符合项供货商给出的答复是保证最后交付满足实际使用并符合各项检查指标的水泵,并且延长质保。业主、承包商带意见接受,其意见就是泵出厂试验后需拆检至少一台检查轴承及平衡盘处动静间隙,保证没有任何接触、摩擦。经试转后拆检检查0.016英寸的间隙业主阿美并不要求必须扩大,业主所要求的两点一是必须满足效率值,二是不能有动静接触摩擦。如果仅仅是扩大平衡盘间隙达到标准要求且无动静间接触、摩擦,则泵效率会相应降低,以至于低于合同保证的最低值82.4%(折算后的热效率保证值),如此一来承包商、工厂将面临业主的高额罚款。

    承包商牵头业主和供货商多次讨论,供货商对平衡盘间隙在0.016英寸和0.021英寸之间多次取值,经过反复的改造、试验,都无法同时兼顾满足间隙和效率的要求。最后工厂提出一种非传统的新方案(见图1)。

    平衡盘的表面不采用直线而是通过三道间隔线,将平衡盘表面在轴向上隔离出A、B、C、D四个区域,在各个区域分别采取不同间隙,易于接触摩擦的部位采取较大间隙,其他区域在满足无摩擦的前提下尽量采用较小的间隙。四个区域的间隙维持在0.016英寸到0.021英寸之间。其原理和迷宫式密封相似,既保证了动静间必要的间隙,又能限流以保证效率值。

    3 试验验证

    经以上所述方案对平衡盘套进行相关改造复装后进行额定转速机械测试,时间为1小时,记录各项参数。试验完成后拆开检查平衡盘位置相关动静部件接触、摩擦情况,未发现任何擦痕(每次试验前都是更换新的平衡盘套,以方便清晰的检查每次试转后的接触摩擦情况)。而且效率不但满足合同要求82.4%的热效率,还有超出,后期20台全部试验完成平均达到约83.8%的热效率。经过此方案的改造和试验验证,既保证了效率又满足动静无任何接触摩擦,因0.016-0.021英寸的间隙仍然小于API 610中规定的最小值(0.021英寸),厂家额外延长了几年的质保最终获得了承包商也业主的认可。

    4 结语

    沙特阿美石油公司以高标准著称,其阿美标准是在美标、欧标的基础上再增加了一些额外要求;此项目实际上为发电项目,确完全执行的石化标准,更大大增加了执行难度。荷兰福斯本身是世界上类似大型水泵的一流制造企业,为了在激烈的市场竞争中中标自行提出了超高标准有所铤而走险。

    仅此一个标段给水泵有20台,合同总额约一个亿人民币,若以此前低效率依照合同规定罚款15%,会是很大一笔费用。经各方努力最终保证了给水泵各项性能参数达标,满足了业主要求。不但为相关泵制造厂挽回大部分经济损失,很好的维持了在承包商和业主方面的信誉,也同时为工程单位处理类似事件积累了宝贵协调管理经验,并且对此类大型多级水泵在效率和间隙的取舍研究上已趋于极致,极具参考借鉴价值。

    参考文献:

    [1]ANSI/API STANDARD 610 ELEVENTH EDITION, SEPTEMBER 2010; ISO 13709:2009 (API标准2010版—签署项目承包合同时所用版本).

    [2]沙特阿美石油公司.JIGCC 电站工艺流程要求.No.:A10-A-DOC-VE-726429_001.

    [3]PERFORMANCE TEST PROCEDURE, REVISION.F,NOV 21 2016(水泵试验程序,F版).

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更新时间:2024/12/23 1:26:40