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1、汽轮机给水系统培训教材14.1 概述给水系统是指从除氧器出口到锅炉省煤器入口的全部设备及其管道系统。给水系统的主要功能是将除氧器水箱中的凝结水通过给水泵提高压力，经过高压加热器进一步加热后达到锅炉给水的要求，输送到锅炉省煤器入口，作为锅炉的给水。此外，给水系统还向锅炉过热器的一、二级减温器、再热器的减温器以及汽机高压旁路装置的减温器提供高压减温水，用于调节上述设备的出口蒸汽温度。14.2 系统组成及特点给水系统设两台50%BMCR容量的汽动给水泵及其前置泵，给水泵的驱动小汽轮机及其前置泵驱动电机，#1、#2、#3高压加热器、阀门、滤网等设备以及相应管道。给水系统中三台高加采用大旁路，危机事故状
2、态下三台高加同时解列.两台汽动动调速给水泵各设有一套最小流量装置。给水泵出口母管提供高旁减温水、给水泵中间抽头提供再热器减温水。锅炉过热器的一、二级减温器减温水取自总给水逆止门后，省煤器入口管道上。给水系统组成给水泵是汽轮机的重要辅助设备，它将旋转机械能转变为给水的压力能和动能，向锅炉提供所要求压力下的给水。随着机组向大容量、高参数方向发展，对给水泵的工作性能和调节提出愈来愈高的要求。为适应机组滑压运行、提高机组运行的经济性，大型机组的给水调节采用变速方式，避免调节阀产生的节流损失。同时给水泵的驱动功率也随着机组容量的增大而增大，若采用电动机驱动，其变速机构必将更庞大，耗费的电能也将全部由发电
3、机和高厂变提供，为保证机组对系统的电力输出，发电机的容量将不得不作相应的增加，高厂变的容量也需增大，因此大型机组的给水泵多采用转速可变的小汽轮机来驱动。通常配置两台50%容量的汽动给水泵（简称汽泵），作为正常运行时供给锅炉给水的动力设备。为提高除氧器在滑压运行时的经济性，同时又确保给水泵的运行安全，通常在给水泵前加设一台低速前置泵，与给水泵串联运行。由于前置泵的工作转速较低，所需的泵进口倒灌高度（即汽蚀裕量）较小，从而降低了除氧器的安装高度，节省了主厂房的建设费用；并且给水经前置泵升压后，其出水压头高于给水泵所需的有限汽蚀裕量和在小流量下的附加汽化压头，有效地防止给水泵的汽蚀。由于不设除氧器再
4、循环泵，在机组启动时汽前泵充当除氧器再循环泵，对除氧器内水进行循环加热。给水系统流程除氧器水箱的给水经粗滤网下降到前置泵的入口，汽前泵升压后的给水经精滤网进入给水泵的进口，给水泵的出水经出口逆止阀、电动闸阀汇流至出水母管，然后依次进入#3、#2、#1高压加热器，给水泵的出水母管还引出一路给水供高旁的减温水。锅炉启动循环泵高压冲洗水。给水泵的中间抽头（汽泵的第二级后）引出的给水供锅炉再热器的喷水减温器。锅炉过热器的一、二级减温器减温水取自总给水逆止门后，省煤器入口管道上。在#1高加出口、省煤器进口的给水管路上设有电动闸阀，为了满足机组启动初期锅炉给水的调节，给水管路配有不小于35%BMCR容量的
5、启动旁路，旁路管道上设有电动调节阀，电动调阀前、后设有电动隔离门，方便运行调整及检修。14.3 汽动给水泵组汽前泵汽动给水泵前置泵是上海电力修造总厂生产的HZB253-640离心泵，为卧式、单级双吸垂直进出、单蜗壳泵。前置泵由电机驱动，通过柔性叠片联轴器进行功率传递，一个支撑在近中心线的壳体以允许轴向和径向自由膨胀，从而保持对轴线中心一致。泵整体安装在装有适合的排水装置的刚性结构的泵座上。前置泵主要由泵壳、叶轮、轴、叶轮密封环、轴承、轴、联轴器及泵座等部件组成。前置泵主要技术规范序号参数名称单位额定工况点最大工况点单泵最小点1进水压力MPa1.0711.131.0712流量t/h1069113
6、62473扬程m140.22137.75151.224转速rpm1490149014905必须汽蚀余量m5.96.35-6泵的效率%8686.440.957轴功率kW474.75493.2248.468泵出口压力MPa2.392.422.499设计水温182.9185.3182.910正常轴承振动值mm0.0511旋转方向顺时针（从传动端向自由端看）12轴承形式滑动轴承 + 推力轴承13汽前泵电机功率KW60014汽前泵电机型号YKK500-415极数416额定电流A43.317轴承形式滚动轴承右图为汽泵前置泵结构示意图。壳体结构为单蜗壳型、水平中心线分开、进出口水管在壳体下半部，材质为高质量
7、的碳钢铸件。设计成双蜗壳的目的时为了平衡泵在运行时的径向力，因为径向力的产生对泵的工作极为不利，使泵产生较大的挠度，甚至导致密封环、套筒发生摩擦而损坏；同时径向力对于转动的泵轴来说使一个交变的载荷，容易使轴因疲劳而损坏。壳体通过一个与其浇铸在一起的泵脚，支撑在箱式结构钢焊接的泵座上，壳体和泵座的接合面接近轴的中心线，而键的配置可保持纵向与横向的对中以适合热膨胀，壳体上盖设有排气阀。叶轮是双吸式不锈钢铸件，精密加工制造而成，流道表面光滑并经过动平衡校验以保证较高的通流效率。双吸式结构可降低泵的进口流速，使其在较低的进口静压头下也不发生汽蚀；同时保证叶轮的轴向力基本平衡稳定运行。叶轮由键固定在轴上
8、，轴向位置是由其两端轮毂的螺母所确定，这种布置使得叶轮能定位在涡壳的中心线上。叶轮密封环用于减少泄漏量，安装于壳体腔内由防转动定位销定位。汽动给水泵前置泵轴承采用滚动轴承+滑动轴承，润滑方式为稀油润滑并装有冷却水室及温度测点。轴承安装于与泵壳体端部牢固连接的轴承支架上。泵体装有平衡型机械密封，由弹簧支撑的动环和水冷却的静环所组成。机械密封工作时，在动环和静环之间形成一层液膜，而液膜必须保持一定的厚度才能使机械密封有效地吸收摩擦热，否则动静间的液膜会发生汽化，造成部件老化、变形，影响使用寿命和密封效果。为此分开的填料箱设有一套水冷系统，将来自机组的闭式冷却水输送至密封腔内，直接冲洗、冷却密封端面
9、。设计每台汽前泵机械密封水量7.8t/h。机械密封是靠一对相对运动的环的端面A (一个固定，另一个与轴一起旋转，) 相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用，这种装置称为机械密封。机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成，其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙B、静环与压盖的间隙C的作用，同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。下图为汽前泵机械密封结构图汽动
10、给水泵汽动给水泵是上海电力修造总厂有限公司生产的HPT300-340-6S型离心泵，为卧式、水平、六级筒体式离心泵；泵的芯包从英国SULZER公司原装进口。汽泵主要由泵的芯包、内外泵壳、水力部件、中间抽头、平衡装置、轴承、轴封以及泵座等部件组成。汽泵的转子是SULZER公司生产的刚性转子，具有极高的机械可靠性。另外，由于采用刚性转子汽动给水泵无须设暖泵系统，只需在启动泵之前先开启前置泵15分钟即可。芯包组件包括所有的旋转部件、导叶、内泵壳、轴承和所有磨损部件。该设计可使部件的更换既快速又方便，大大地缩短了维护所需的停机时间。内泵壳由单独的螺栓联结在一起，避免了长螺栓联结引起的振动问题。内泵壳间
11、的密封是通过精确加工的金属表面之间的金属对金属密封实现的，最终，密封金属面通过作用在末级内泵壳上的水压力紧贴在一起。泵轴为马氏体不锈钢锻件，经粗加工、热处理、磨削和精磨加工而成，径向轴承档镀以铬层以防止咬轴，轴上所有螺纹用单头刀具按高标准加工成形，所有截面变化处和螺纹尾部都采用圆角过渡，所有热处理都在轴垂直放置时进行，避免发生热变形。泵轴采用较大的径长比（直径和轴承跨距）使得轴具有非常大的刚度。轴上没有螺纹，从而消除了应力集中和轴的变形。轴套通过紧力套装在轴上。用空气间隙作为隔热措施。轴套可以沿轴向自由膨胀。该设计可将瞬态和热备用条件下轴的变形降低到最小程度。叶轮由精密铸造而成。叶轮与轴的套装
12、设计可保证在最严重的瞬态变化过程中的对中和密封。双键确保了扭矩的传递，叶轮卡环吸收轴向推力。导叶由精密铸造而成，确保尺寸符合要求。外泵壳主要由泵筒体、端盖及进、出口水管等组成。泵体由进口侧泵脚下的一对横向键轴向定位在联轴器端，筒体下另有一轴向键。这种布置使泵能在所有温度情况下保持与驱动机械的对中性，并将管道载荷传递到泵座上。在泵脚与泵座间的键连接部位装有铜质滑块，从而保证能自由地热膨胀和良好的接触。筒体为具有良好焊接性能的锰钢锻件，进出口支管同样采用锰钢锻件焊接在筒体上。筒体由锻造加工而成，以中心线方式安装，并具有导向系统以便于各方向的对正。该设计可确保与底板安装牢固，并可允许泵在各个方向的自
13、由热膨胀。 大端盖由与筒体材料相同的锻件加工而成。通过缠绕垫片及成型密封垫实现高压密封。端盖螺栓由液压张紧装置拆卸，可最大限度地缩短拆卸时间，精确设置螺栓拉伸负荷，并可测量螺栓拉伸量通过止口与末级导叶套接。在大端盖和筒体之间有一密封垫形成一高效的密封，密封垫为不锈钢石棉缠绕垫，这个密封垫嵌在筒体的凹槽内并通过大端盖面上的凸缘定位，这种结构方式确保大端盖和筒体的面与面接触并在密封垫上产生紧力。选择这种材料所制造的弹性密封垫，可以进一步防止由于密封面一部分表面受损所引起的泄漏，降低密封比压系数特性，从而降低大端盖螺栓载荷。大端盖螺栓借助于液压装置张紧，液压装置能给予螺栓精确地加载，使大端盖发生变形
14、的可能性减至最低。大端盖与筒体的结合面高度光洁，最内一级内泵壳与筒体之间装有垫圈，该垫圈为镀铜钢圈，两面都经研磨加工到很好的光洁度，可以防止发生碰磨、卡涩现象。内泵壳选用耐腐蚀和冲蚀的13铬钢，相邻内泵壳间的接口为金属对金属式，相对的配合面都加工到高的光洁度并经研磨。导叶环同样是13的铬钢，各级导叶内定位销定位于前级泵壳上。各级间销子都是全封闭式，不与泵输送液体相接触，如果出现销子失效或松动，销子不会从泵出口处排出。每个内泵壳和导叶的内孔上都装有可更换的磨损环，末级导叶和出口大端盖间的碟型弹簧在组装和停机时给结合面提供足够的静压力，并允许内部组件自由膨胀，当泵运行时，水压建立，从而保证结合面严
15、实的密封。每个磨损环内孔都加工有一组浅的平行槽，这种形式使其能保持光滑衬套的水力刚度，同时大大地减少泄漏，不需要其它复杂的防泄漏装置。筒体内所有受高速水流冲击的区域都堆焊以奥氏体不锈钢层以防止冲蚀。所有接合面也是用同样的方法加以保护。泵中所用的叶轮和导叶均为13%铬不锈钢精密浇铸，流道采用陶瓷芯法成型，由此而获得高的表面光洁度和强度、高精度和高重复性的叶形，以保证具有非常高的流通效率。叶轮上不装磨损环，但在其易磨部位留有足够的金属以备万一运行磨损时可车去并配上环。叶轮和静磨损环采用不同硬度的材料，叶轮的硬度为235-321VPN，静磨损环为380-430VPN。叶轮轴向由卡环定位，卡环为两片式嵌在轴上，卡环定位在叶轮的凹糟内以防其转动时飞出。叶轮在轮毂位置热套在轴上以固定叶轮并起到叶轮的级间密封，扭矩是由与之相配的键传递。选用键槽的最小内圆角保证最大应力集中系数为3.0。在泵的第二级上设有一中间抽头，为再热器减温装置提供减温水。中间抽头是单管结构，抽头水从筒体壁上的径向孔流出。从内泵壳到外部管路之间的连接管材料采用不锈钢，并且连接管外端的法兰夹在筒体外壁与外部管路端的法兰之间，借助于挠性金属垫来实现密封。在抽头连管内部，连接管在内泵壳径向孔处密封，
