2011年8月Vol 34No.4广西电力GUANGXI ELECTRIC POWER炉水循环泵电机冷却系统设计特点Design Features of Motor Cooling System for Boiler Circulation Pump卓宁ZHUO Ning（广西电力工业勘察设计研究院，广西南宁530023）摘要：火力发电厂炉水循环泵运行时，因电机超温导致被迫停泵的事件时有发生。

电机超温的原因除了电机本身的设计缺陷外，电机冷却水系统设计不合理是主要原因。

通过对炉水循环泵高压冷却水系统和低压冷却水系统的工作原理分析，并结合炉水循环泵冷却系统在电厂中的实际设计，以及炉水循环泵实际运行过程中出现的一些问题，进而采取的一些优化整改措施，解决了因电机超温导致被迫停泵的问题，保证炉水循环泵安全稳定运行。

关键词：炉水循环泵；冷却水系统；应急冷却水泵；屏蔽泵中图分类号：TM 752文献标志码：B文章编号：1671-8380（2011）04-0036-03收稿日期：2010-03-22；修回日期：2011-05-26目前，炉水循环泵技术在大型发电厂已得到广泛应用，发挥了其应有的作用，但也逐渐暴露出一些问题。

其中电机超温导致被迫停泵是主要问题，这个问题的原因除了电机本身的设计缺陷外，电机冷却系统设计完善与否是另一重要因素。

1炉水循环泵设备简介锅炉炉水循环泵驱动炉水强制循环，可减小水冷壁在锅炉启动时的壁温差，降低由温差引起的热应力，满足机组快速灵活启动，提高锅炉使用寿命。

循环泵垂直安装，电机在泵的正下方。

亚临界控制循环炉的炉水循环泵安装在下降管底部。

给水经省煤器进入汽包，然后经下降管进入炉水循环泵的吸入联箱,再由炉水循环泵打入前水冷壁下集箱，采用循环泵加快了炉水的循环升温速度，控制汽包上下壁温差的效果优于自然循环炉。

超临界直流炉的炉水循环泵安装在贮水箱下方，主要作用是在锅炉点火前进行循环清洗，在启停或低负荷的状态下保证水冷壁最低直流负荷，保护水冷壁的受热面，也称为启动再循环泵。

炉水循环泵是一种屏蔽泵。

屏蔽泵的特点是使用了潜水湿式电机。

电机和泵通过泵壳紧固螺栓连接，泵与电机形成一个封闭的偶联装置，电机运行时充满液体，导向轴承、推力轴承、电机绕组、隔热屏和转子等部件浸泡在水中，电机工作时腔室温度不能大于65℃（一般温度达60℃时报警），其产生的热量由高压冷却水吸收带走。

泵与电机之间有1个热屏蔽装置，将热的泵体和冷的电机隔开，将二者之间的热传导降低到最小程度，热量通过冷却水流过的冷却室散发。

电机底部的推力盘上有径向孔，可以起到辅助叶轮的作用，推力盘跟随转子转动，维持高压冷却水在电机和高压冷却器之间的循环。

2电机冷却水系统的设计炉水循环泵电机冷却水系统由高压冷却水和低压冷却水组成。

高压冷却水系统循环于电机体内，由泵厂设计，低压冷却水系统一般由电厂建设工程的设计单位设计。

2.1高压冷却水炉水循环泵电机腔室高压冷却水水质要求与锅炉给水相同，高压冷却水来自锅炉给水泵高加前的给水，从电机底部注入，由推力盘辅助叶轮提供动力，冷却水在轴承、电机绕组和外部热交换器间建立循环流动，见图1。

发生以下3种情况，辅助叶轮随电机停转，此时，高压冷却水主要靠热虹吸效应实现自然循环，带走电机热量。

①全厂厂用电失电，电机失去动力电源；②1台炉水循环泵作为备用泵，泵的进出口不设关断门，电机不转动，而泵腔内的炉水随362011年8月Vol 34No.4广西电力GUANGXI ELECTRIC POWER锅炉升负荷不断地升高或变化；③当炉水循环泵电机因故障无法转动。

高压冷却水走外置热交换器管侧，由热交换器壳侧的低压冷却水冷却。

当电机内有泄漏，高压冷却水量不足，导致电机温度升高时，补充高压冷却水。

但来自给水泵出口的高压给水，温度一般在200℃左右，必须经过U 型高压冲洗水冷却器冷却，温降到49℃以下方可进入电机。

图1高压冷却水系统炉水循环泵启动前必须先注水冲洗，锅炉此时尚未升压，冲洗水引自凝结水泵出口的凝结水母管，凝结水与锅炉给水并联接至高压冲洗水冷却器高压侧入口，两路水不可同时使用。

为了防止润滑轴承和绝缘体损坏，炉水循环泵厂家在推力盘轴承箱底部配1个整体式细网过滤器，但此过滤器可容纳污垢的能力较小，曾有文献报道炉水循环泵轴承磨损形成的粉末杂质在滤网聚集堵塞，导致电机腔室超温[1]。

2.2低压冷却水低压冷却水需要冷却炉水循环泵的3个部件：U 型高压冲洗水冷却器、外置热交换器、热屏蔽装置。

低压冷却水的水质要求不如高压冷却水的严格，要求是无腐蚀性、无沉淀物、能够避免产生水垢的干净水，推荐的pH 值为7~9，要求进口水温低于38℃，压力大于0.5MPa 。

低压冷却水在U 型高压冲洗水冷却器和外置热交换器里走壳侧，属于电机的二次冷却水。

炉水循环泵运行时低压冷却水供水中断超过5min ，将会造成电机绝缘损坏；在热备用情况下，低压冷却水中断2h ，将导致炉水泵电机温度高于65℃，甚至还会造成电机损坏。

可见低压冷却水的充足供应是炉水循环泵安全运行的保障。

3实例分析下面以来宾电厂2×300MW 改扩建工程的炉水循环泵冷却系统（见图2）为例进行分析。

来宾电厂改扩建工程，锅炉采用上海锅炉厂SG-1025/17.5型，亚临界控制循环汽包炉，2006年12月第1台机组建成发电，第2台机组2007年4月发电。

锅炉水循环系统设3台炉水循环泵，投运2台泵锅炉可带满负荷，另1台泵可做备用，单台泵可带60%BM CR 负荷连续运行，若所有炉水循环泵都停转，则不允许锅炉运行。

来宾电厂炉水循环泵运行至今发现其电机本身存在一些问题，每年均需要检修。

全厂辅机冷却水系统设工业水和直流循环冷却水两类。

根据炉水循环泵厂家资料对低压冷却水水质要求，考虑到工业水悬浮物仍较多，容易结水垢，炉水循环泵为进口设备，返厂检修不便等因素，低压冷却水水质按除盐水设计，为炉水循环泵专设小闭式除盐水冷却集装装置。

炉水循环泵安装标高19m ，泵的外置热交换器、热屏蔽装置需要连续使用冷却水，水量为4.27×3=12.81m 3/h ，U 型高压冲洗水冷却器间断使用冷却水，水量为24.6m 3/h ，即除盐冷却水总用量为37.41m 3/h 。

泵厂考虑季节性水温影响及锅炉最恶劣运行工况，要求低压冷却水系统按1.5倍总用水量设计，因此炉水循环泵的低压冷却水按除盐水56m 3/h 设计。

闭式除盐水冷却集装装置，设2台65%换热面积的大直径管式水－水换热器，其一次水为循环冷却水，二次水为除盐水（电机低压冷却水），2台换热器并联运行，按2倍循环倍率计算，循环冷却水流量约为113m 3/h 。

冷却集装装置设2台闭式冷却水升压泵，1用1备，泵设计流量为56.5m 3/h ，设计扬程108mH 2O ，转速2900r/min ，功率28kW 。

3m 3除盐水箱提供闭式循环所用的化学除盐水，并接收补充水（除盐水）。

经各用水点的热除盐水回水到除盐水箱，用闭式泵升压，通过水－水换热器冷却至38℃以下，再送至3台炉水循环泵的外置热交换器、热屏蔽装置和公用的U 型高压冲洗水冷却器，进行循环使用。

除盐水的热量由水－水换热器的一次水带走。

图2来宾电厂炉水循环泵冷却水系统372011年8月Vol 34No.4广西电力GUANGXI ELECTRIC POWER各炉水循环泵厂提供的资料，均要求设计备用紧急低压冷却水，其作用是全厂失电时，依靠备用紧急供水，保证炉水泵安全。

全厂失电时，全厂各水泵停转，正常运行时投入的冷却水系统因无泵的驱动力，冷却水无法流动，失去了冷却功能。

而锅炉全厂失电时为焖炉状态，炉水的冷却远远滞后，炉水循环泵体中的高温给水仍然不断的将热量传到电机腔体，若电机腔体的热量不能及时散走，电机将被烧坏。

来宾电厂设1台应急冷却水泵，水源取自汽机房外的150m 3除盐水箱，应急冷却水泵纳入保安电源，设计流量为15m 3/h ，设计扬程60mH 2O 。

厂用电失电时，启动应急冷却水泵，为炉水循环泵的外置热交换器和热屏蔽装置提供充足的低压冷却水。

高压冷却水虽然失去了推力盘辅助叶轮的动力，但在外置热交换器中得到冷却，被冷却的高压水与电机腔体中的热高压水产生了密度差，形成自然流动，从而使电机得到冷却。

来宾电厂运行初期，闭式除盐水冷却集装装置的闭式冷却水升压泵多次发生轴承及电机烧坏的情况。

分析其主要原因有：①轴承本身润滑冷却的缺陷问题，升压泵与电机为一体式连接，泵与电机合用同一轴承，电机转速较高，轴承无冷却水冷却降温设施，旋转摩擦发热烧坏；②闭式冷却水升压泵设计扬程为108mH 2O ，偏高，由运行记录看到，运行时泵的出口压力仅为0.7M Pa 左右；③电机功率28kW ，带动扬程108mH 2O 、流量56.5m 3/h 的水泵，功率相对偏小了，加上未设过载保护，电机因过载烧坏。

来宾电厂将原来的一体式升压泵更换为分体式，泵轴与电机轴用靠背轮连接，泵扬程减到80mH 2O ，流量改为50m 3/h ，电机功率30kW 。

换泵至今炉水循环泵低压冷却水系统运行状况良好。

图3是深圳西部电厂5、6号机组续建工程炉水循环泵冷却水系统。

深圳西部电厂5、6号机组建于20世纪初，采用哈尔滨锅炉厂HG-1025/17.55-YM15型亚临界控制循环汽包锅炉。

炉水循环泵的冷却水采用除盐水，3台炉水循环泵的外置热交换器和热屏蔽装置需要连续使用的冷却水量共为34.8m 3/h ，U 型高压冲洗水冷却器的冷却水量为11.35m 3/h ，间断使用。

全厂辅机冷却水系统设大闭式除盐冷却水系统和开式循环冷却水系统。

大闭式循环冷却水泵扬程0.255MPa ，闭式水压头不能满足位于标高约18m 的炉水循环泵的冷却要求，因此设闭式冷却水接力升压泵，流量55m 3/h ，扬程0.883MPa 。

接力升压泵由闭式供水母管取水，冷却水升压后送至3台炉水循环泵的独立的冷却供水小母管，然后再分7道支路去各外置热交换器、热屏蔽装置和U 型高压冲洗水冷却器，各支路回水汇流至1根小母管，最后流回大闭式回水母管。

应急冷却水泵流量20m 3/h ，扬程0.84MPa ，由凝结水补充水母管取水，冷却水升压后，送入独立的炉水循环泵冷却供水小母管。

图3深圳电厂炉水循环泵低压冷却水系统厂用电失电时，应急冷却水泵由保安电源供电启动，为外置热交换器和热屏蔽装置继续提供冷却水。

设有大闭式冷却水系统的电厂，其炉水循环泵的冷却系统比较简单。

因为炉水循环泵随着锅炉本体有200mm 以上的向下的热位移，高压冷却水管道和低压却水管道与炉水循环泵各部位的接口，必须用金属软管过渡，在设计时不可疏忽。

4结语炉水循环泵由于具有使锅炉灵活启动的优点，在大型火电厂中得到越来越多的应用，其电机冷却水系统的设计对锅炉的安全稳定运行至关重要。