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案例研究：解決立式安裝冷卻水泵的密封問題（二）案例研究：解決立式安裝冷卻水泵的密封問題（二）KSB公司RDLV泵 上接：案例研究：解決立式安裝冷卻水泵的密封問題（一）。 編者按 East Kentucky電力合作社第二單元Spurlock電站的Barry T. Brown為本專欄做出了貢獻。 前言 本系列的第一部分介紹了一項調查，涉及三臺雙吸水平中開泵（標記為 2A、2B 和 2C）。自安裝以來一直存在機械密封問題。East Kentucky發電廠的四個發電機組中，第二單元是唯一一個出現這些問題的機組。 安裝了泵可靠性、效率測量和數據采集系統（PREMS-2A）來排除這種故障，并跟蹤與泵的可靠性（振動、溫度）和性能（揚程、功率和效率）相關的參數。本部分將探討數據趨勢和分析。 數據趨勢 由于流量計在初始測試時無法讀取流量，因此對原始設備制造商（OEM）提供的泵的實際揚程-流量曲線進行了簡化假設。 圖1：來自PREMS-2A系統的實時數據截圖（圖形由作者提供） 如圖1和圖2所示，在16小時（8,279 個數據點）內，泵揚程在88到131英尺之間變化，流量在3,600到6,000加侖/分鐘（gpm）。這表明泵2A的運行合理地接近其最佳效率點（BEP），并且預計不會發生異常的內部流動引起的干擾或汽蝕。泵2B和2C顯示出類似的結果。將數據轉換到OEM曲線上，可以得到以下信息： 1）泵2A通常在3,600到6,000 gpm之間運行。 2）泵2B在4,000到5,500 gpm之間運行。 3）泵2C在4,000至5,800 gpm之間運行。 超聲波流量計的精度為8 %至10 %，皮托管的精度為1 %至2 %。與超聲波流量計相比，皮托管流量計通常讀取的流量略高（約6 %）。 如數據所示，軸承箱溫度讀數并不高，并且呈現出緩慢的變化趨勢，主要反映了晝夜環境溫度的變化 - 沒有“確鑿的證據”。 圖2：泵2A在某一時間段的揚程（根據出口壓力和入口壓力計算）、溫度、電流（左側刻度）和振動（右側刻度）波動數據圖 單獨流量測試 一家進行流量測量的公司獲得了2016年9月9日至16日的流量記錄。 工廠正常運行期間，將有兩臺泵運行；如果工廠處于大修期間，則只有一臺泵運行，直到渦輪機冷卻（大約兩到三天），然后在大修期間關閉所有泵。如果發生短期故障維修，將運行一臺泵，因為渦輪機仍然很熱。一旦機組重新啟動，兩臺泵都將運行。 在早期的PREMS-2A測試中，該團隊根據壓力推斷出流量，假設性能不會下降。這意味著每臺泵的流量范圍在4,000至5,500 gpm。然而，流量測量公司的數據顯示，當兩臺泵一起運行時，每臺泵大約3,000到4,000 gpm的流量，當一臺泵運行時，大約有4,500 gpm的流量。這意味著流量比OEM曲線預期的流量下降約1,000 gpm。該公司表示，其超聲波流量計的讀數往往比實際流量低6 %左右，這一點通過完成皮托試驗和流量試驗得到了證實。典型的4,000 gpm讀數需要校正到大約1.06 x 4,000=4,240 gpm；例如，300 gpm的修正，或者與OEM曲線相比存在700 gpm的不足。 圖3：OEM 性能曲線與 PREMS-2A 系統分析記錄的實際流量工作范圍 在大約140英尺的揚程下，每千瓦時（kWh）0.10美元不間斷運行時，這相當于每年消耗16,172美元的能源。假設兩臺泵大部分時間都在不停地運行，這將導致每年大約32,000美元的能源浪費。 振動 泵2A和2C在沿流動方向的振動在0.15和0.25英寸/秒之間波動【總體，均方根（RMS）】，在垂直于流動方向的方向上保持小于0.1英寸/秒。泵2B的振動較低，小于0.1英寸/秒。 作為參考，0.3英寸/秒被視為（高）報警，0.5英寸/秒是高高報警。數據表明，不存在明顯的振動問題。注意到泵2C的振動波動發生了一些變化，但振動水平保持相對較低，從未超過約0.25英寸/秒。 振動也由手持式快速傅里葉變換（FFT）分析儀沿著每臺泵支架的整個周邊（四個側面中的每一個：沿頂部鋼構件，底部和兩側的三個位置）進行手動驗證。正如預期的那樣，上部構件（橫桿）與側面或下部構件相比表現出更高的振動【上部構件為0.08英寸/秒，下部構件（基礎水平）逐漸降低至0.02英寸/秒】。這表明支撐結構的結構完整性是充分的。 然而，對整臺泵的軸向（從頂部軸承箱開始，沿著殼體向下移動，最終到達下部軸承箱）進行詳細的（也是手動的）橫向檢測后，發現了奇怪的結果。雖然整臺泵和軸承箱的振動很低，但下部軸承箱（泵2B）一側的振動（0.56英寸/秒）明顯高于另一側（0.11英寸/秒） - 基本上處于相同的高度。 1,778 rpm的轉速，其運行速度頻率為29.6 Hz（1X）。下軸承的1側出現顯著振動（低于15 Hz），而相對側（僅幾英寸遠）幾乎沒有振動。 下部軸承箱的結構細節被懷疑受到了損傷（破裂、軸承配合松動等）。在這種情況下，這種低頻率的錘擊作用可能是導致密封完整性受損和失效的一個因素。 泵重新組裝 下一步計劃是在即將到來的大修期間重新組裝泵，并對其進行以下檢查： 1）管道負載，以確保泵不會因管道負載偏轉而翹曲（使用千分表來查看管道上可能導致密封損壞的負載量） 2）密封狀況，包括排氣裝置（在垂直位置，缺乏排氣可能會阻止空氣從密封室逸出。這可能會產生氣囊/液囊和密封面潤滑不良，從而導致密封面燒壞和失效） 3）軸承孔的尺寸和配合 4）密封沖洗管道狀況，以確認密封沖洗處于活動狀態（管道沒有堵塞或旋風分離器沒有故障/堵塞） 泵重新定位的替代方案 機械密封的一種替代方案是簡單的填料（可能帶有液封環/沖洗）。如果填料室設計為具有后續腔和襯套，以進一步限制通過密封的任何泄漏流，則可以增強這種布置。后續腔會慢慢積聚通過填料的任何小泄漏，并且在沿著軸流向軸承之前，填料的泄漏將被引導到排液管中 - 永遠不會通過壓蓋進入軸承。 這種布置簡單、廉價且可靠。對于任何不需要機械密封的安裝來說，消除最薄弱的組件（機械密封）并用更可靠的組件（填料）代替它應該是一種較好的替代方案。 接下來的計劃 由于團隊無法在初始測試時讀取流量，因此他們無法確定效率的實際下降。相反，他們使用原始的OEM曲線來估計流量，因此沒有計算“不足”（與效率相反）的影響。他們的建議是在大修后，在GE878超聲波流量計的協助下，對PREMS-2A進行額外的測試。 本系列的下一部分將討論發生了什么：檢查結果、修復和后續監測。 參考文獻 1）L. Nelik, Pumps & Systems, July, August, September, October 2015, “Efficiency Monitoring Saves Plants Millions” – in four parts 2）PREMS-2A Pumps On-Line Efficiency and Reliability Monitoring: http: // www. pumping-machinery. com / pump_school /PVA/pva.htm (model #11) 3）L. Nelik, “Analysis of the Thermal Behavior in the Sealing Cavity of an Overhung API Process Pump,” Proceedings of 8th International Pump Symposium, Texas A&M, March 3-5, 1991 作者簡介 Nelik博士（又名“泵博士”）是Pumping Machinery LLC的總裁，這是一家總部位于亞特蘭大的公司，專門從事泵咨詢、培訓、設備故障排除和泵維修。Nelik博士在泵和泵送設備方面擁有30年的經驗。 Barry T.Brown擁有Iowa State University of Science and Technology機械工程學士學位和Northwest Missouri State University歷史與地理學士學位。他是East Kentucky電力合作社的高級工廠工程師，擔任冷凝器、冷卻塔、空氣加熱器和泵的系統專家。他從事燃煤發電和工程已有15年。 |
