本發(fā)明涉及給水泵維修技術領域，具體涉及確定超超臨界機組鍋爐給水泵維修維護間隔的方法。
背景技術：
鍋爐給水泵是電站的主要耗能輔機之一，隨主機蒸汽參數(shù)的提高而增加。根據消耗功率的大小、運行參數(shù)的高低以及其總體結構，給水泵可簡單地劃分為兩大類--傳統(tǒng)型高、中壓鍋爐給水泵和現(xiàn)代超超臨界型高速、高壓鍋爐給水泵。
傳統(tǒng)型的運轉速度一般在3000r/min以下，通常為單殼體、分段式，并用穿杠螺栓整體聯(lián)接，而現(xiàn)代超超臨界型一般運轉在4600r/min以上，為雙殼體、泵蕊抽心式整體結構。過去傳統(tǒng)型鍋爐給水泵由于級數(shù)較多，制造工藝、部件材質差等方面的原因，其大修間隔通常隨主汽輪機一同采取定時計劃檢修的方式，這種方式也主要是從保證機組安全運行的角度來考慮，而對設備及其大修帶來的經濟性影響沒有充分重視。
對現(xiàn)代超超臨界型鍋爐給水泵，轉速的提高，使其結構更加緊湊，同時由于制造工藝、部件材質的大幅提高，使其安全運行的壽命大大延長，特別對于那些在內部易損、易沖、易磨部位采取了特殊材質和特殊工藝的現(xiàn)代超超臨界型高速、高壓鍋爐給水泵，通常連續(xù)運行多年，才能觀察到其性能的微小變化，如果仍沿用過去定時計劃檢修的方式，則會盲目地增加給水泵的大修次數(shù)，帶來不必要的經濟消耗，顯然已不適應于現(xiàn)代超超臨界型鍋爐給水泵的經濟安全運行的要求。同時，現(xiàn)代超超臨界型鍋爐給水泵采用泵蕊抽心式的結構，電廠只要備用一臺泵心，一旦給水泵故障，可快速復裝而恢復正常工作。被換下的泵心，可在充足時間內進行檢修后繼續(xù)作為備用。
綜上所述，需要變更定時計劃大修的方式，探索、尋求一種確定現(xiàn)代超超臨界型高速高壓鍋爐給水泵最佳大修時間的方法，這樣既能保證設備高可靠、高經濟地運轉，又可盡量降低大修帶來的各種費用。
技術實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明公開了確定超超臨界機組鍋爐給水泵最優(yōu)維修維護間隔的方法，本發(fā)明的方法既能保證設備高可靠、高經濟地運轉，又可盡量降低大修帶來的各種費用。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：
確定超超臨界機組鍋爐給水泵維修維護間隔的方法，包括以下步驟：
獲取超超臨界機組鍋爐給水泵實時運行時的穩(wěn)定性參數(shù)及經濟性參數(shù)；
將獲得的實時運行時的穩(wěn)定性參數(shù)及經濟性參數(shù)與原始的穩(wěn)定性參數(shù)及經濟性參數(shù)分別進行比較，獲取經濟性參數(shù)變化量及穩(wěn)定性參數(shù)變化量；
經濟性參數(shù)變化量及穩(wěn)定性參數(shù)變化量用于表示超超臨界機組鍋爐給水泵內部動靜部件之間的磨損失效狀態(tài)，繼而確定超超臨界機組鍋爐給水泵的維修間隔。
需要說明的是，經濟性參數(shù)變化量及穩(wěn)定性參數(shù)變化量越大泵的運行狀況越差，當至少其中之一的經濟性參數(shù)變化量或穩(wěn)定性參數(shù)變化量達到一定數(shù)值時，超超臨界機組鍋爐給水泵就處于失效用狀態(tài)了。
進一步的，在確定維修間隔時，當穩(wěn)定性參數(shù)變化量或給水泵實時運行數(shù)值超過允許值時，則超超臨界機組鍋爐給水泵進行維修。
當穩(wěn)定性數(shù)據達到一定條件，盡管經濟性數(shù)據尚好，也要進行維修。比如一些意外的劇烈的機械故障，需要有早于最佳檢修時間的設備停止，應用程序中經濟穩(wěn)定性數(shù)值的比較計算，也有助于這些意外劇烈機械故障的早期快速診斷，為合理的確定維護方案預先提供籌劃信息。實時運行數(shù)值就是運行著的設備顯示的一些數(shù)據。
進一步的，在確定維修間隔時，將經濟性參數(shù)變化量及穩(wěn)定性參數(shù)變化量折算成單位時間內耗費，將給水泵大修依次所消耗各項費用之和與給水泵大修對主機經濟性影響的折算的費用相迭加，將耗費值與迭加值做差值后計算給水泵大修費用的回收年限，當年限值小于等于1時，則超超臨界機組鍋爐給水泵進行維修。
上述方案中，參數(shù)變化量具體折算成耗費時，經濟性數(shù)據的變化量就是泵的效率的下降，耗電量的增加，以此折算。穩(wěn)定性數(shù)的變化量與經濟性相對應。
給水泵大修依次所消耗各項費用為設備維修就產生費用，包括人力物力等。
給水泵大修對主機經濟性影響的折算的費用為部件購買，人力費用以及如需要停機帶來的費用消耗等。
關于回收年限：給水泵通過維修后，經濟穩(wěn)定性得到提高而得到的收益，運行一段時間就抵消了維修所花費的人力物力，這段時間就是回收年限。
進一步的，所述穩(wěn)定性參數(shù)包括：軸瓦振動幅值、轉子的軸向位移及平衡室與泵入口壓差。
進一步的，所述穩(wěn)定性參數(shù)為通過安裝在超超臨界機組鍋爐給水泵上的測量表計直接測量獲得的或者是通過DCS控制系統(tǒng)通訊傳輸獲得的。
進一步的，所述經濟性參數(shù)包括：給水泵單耗、給水泵效率、給水泵總揚程及給水泵平衡室壓力。給水泵總揚程為給水泵出口揚程、包括給水泵抽頭揚程。
進一步的，所述給水泵平衡室壓力通過安裝在給水泵平衡室的壓力測量裝置測量獲得的，壓力測量裝置為壓力傳感器或壓力測量計。
進一步的，通過獲取給水泵出口流量、給水泵抽頭流量、給水泵出口揚程、給水泵抽頭揚程及給水泵的軸功率得到給水泵效率。
進一步的，所述給水泵出口流量及給水泵抽頭流量是通過安裝在給水泵出口及給水泵抽頭處的流量計來獲取或者直接采取DCS系統(tǒng)中的數(shù)據。
進一步的，通過獲取給水泵出口壓力、給水泵入口壓力、給水泵出口水流速、給水泵入口水流速、給水泵出入口壓力表標高差及給水泵出、入口平均重度得到給水泵出口揚程。
進一步的，所述給水泵出口壓力及給水泵入口壓力為通過安裝在給水泵出口及入口處的壓力測量計測量獲得，給水泵出口水流速及給水泵入口水流速為通過安裝在給水泵出口及入口處的流速傳感器測量獲得或者通過程序計算獲得，給水泵出入口壓力表標高差通過壓力測量裝置測量后做差得到，給水泵出、入口平均重度為通過重度計算公式計算獲得的。
進一步的，通過獲取給水泵抽頭壓力、給水泵入口壓力及給水泵抽頭、入口平均重度得到給水泵抽頭揚程。
進一步的，給水泵抽頭、入口平均重度同樣是通過重度計算公式計算獲得的。
進一步的，所述給水泵單耗為每向鍋爐供水一噸，給水泵所消耗的有用能量，在計算時將給水泵的功率與給水泵重量流量做比得到。
進一步的，對小汽機驅動給水泵，該給水泵的功率為給水泵的軸功率與小汽機內效率的比值或小汽機蒸汽流量、小汽機理想焓降及熱功當量系數(shù)的乘積值。
小汽機蒸汽流量通過DCS系統(tǒng)獲取數(shù)據，小汽機內效率、小汽機理想焓降及熱功當量系數(shù)均為通過現(xiàn)有的計算公式獲得，具體的計算方式為本領域的技術人員所公知的常識，此處不再詳細介紹。
進一步的，對用電動機驅動的鍋爐給水泵，給水泵的軸功率為電機輸入功率與電機效率及偶合器效率乘積的值。
電機輸入功率為通過DCS系統(tǒng)獲取數(shù)據，電機效率及偶合器效率通過相應的計算公式為本領域的技術人員所公知的常識，此處不再詳細介紹。
進一步的，小汽輪機驅動的鍋爐給水泵，根據獲取的給水泵重量流量、給水泵出口水焓值、給水泵入口水焓值、給水泵出口水流速、給水泵入口水流速、給水泵雜散損失功率及熱功當量系數(shù)得到給水泵的軸功率。給水泵重量流量為通過DCS系統(tǒng)獲取數(shù)據，給水泵出口水焓值、給水泵入口水焓值、給水泵出口水流速、給水泵入口水流速、給水泵雜散損失功率及熱功當量系數(shù)為本領域的技術人員所公知的常識，此處不再詳細介紹。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明一段時間內，鍋爐給水泵經濟、穩(wěn)定性數(shù)值的變化，有助于診斷鍋爐給水泵的內部失效磨損情況及突發(fā)性劇烈故障的快速處理，新泵或剛剛修整完畢的給水泵的原始試驗資料，可作為變化趨向的基準，測得變化數(shù)值后，經過一系列的比較計算，從而可以確定鍋爐給水泵的最佳大修時間。這種確定大修時間的方法，彌補了原來定時計劃檢修對經濟性影響考慮的不足，尤其使用于現(xiàn)代型高速、高壓鍋爐給水泵。
附圖說明
圖1本發(fā)明的方法流程圖。
具體實施方式：
下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明：
不管是傳統(tǒng)型高、中壓鍋爐給水泵，還是現(xiàn)代超超臨界型高速、高壓給水泵，其內部動靜部件之間的磨損失效是不可避免的，一方面磨損增加了水從高壓側向低壓側的回流，使泵的運行參數(shù)及其經濟性下降，另一方面磨損降低了動靜之間水力支撐作用，隨著磨損量的增大，轉子的穩(wěn)定性逐漸降低，當達到一定程度時，將會產生有水力脈動引起的振動，振動又進一步加劇動靜之間的磨損，這樣形成惡性循環(huán)。因此恰當?shù)乜刂苿屿o之間的失效磨損情況，是決定各種鍋爐給水泵是否需要大修的首要因素，而磨損量可通過泵的性能參數(shù)、經濟性指標以及穩(wěn)定性參數(shù)的變化量來反映。也就是說，恰當?shù)販y得了性能和穩(wěn)定性數(shù)值的變化量，也就間接地知道了動靜之間的失效磨損情況，從而可以決定給水泵的最佳大修時間。
基于上述分析，本申請綜合調查了目前正在運行的幾種高速、高壓鍋爐給水泵，根據各種泵的結構特點、檢修使用情況、性能變化等方面的因素，參與國外大型鍋爐給水泵的檢修方式，結合目前國內性能測試的技術水平，擬合出合理確定現(xiàn)代高速、高壓鍋爐給水泵大修時間的程序，其框圖如附頁所示。
如圖1所示，實施時的總體思路是：將投運初期或大修后測得的鍋爐給水泵的原始經濟穩(wěn)定性數(shù)值，與實時運行的經濟、穩(wěn)定性數(shù)值相比較，得出變化數(shù)值，這些變化值是給水泵經過大修可以彌補消除的；統(tǒng)計出給水泵大修一次所消耗的人、財、物各項費用，以及給水泵大修時對主機經濟性的影響；將上述兩項進行折算統(tǒng)一單位后，進行經濟性比較，得出大修一次所花費用的回收年限。通常認為如果大修一次所花費用能在正常運行后一年內回收，則對給水泵實施大修是合理的。為增加上述大修時間的可靠性，程序中也可加入鍋爐給水泵主要部件的壽命計算。
當然，一些意外的劇烈的機械故障，需要有早于最佳檢修時間的設備停止，應用程序中經濟穩(wěn)定性數(shù)值的比較計算，也有助于這些意外劇烈機械故障的早期快速診斷，為合理的確定維護方案預先提供籌劃信息。
鍋爐給水泵的經濟穩(wěn)定性參數(shù)及測試計算方法：
實現(xiàn)上述鍋爐給水泵最佳大修時間的確定，除要詳細統(tǒng)計大修引起的各種費用外，還必須準確確定鍋爐給水泵的經濟、穩(wěn)定性數(shù)值。反映經濟、性能的參數(shù)主要有：給水泵單耗(定義為：每向鍋爐供水一噸，所消耗的有用能量)、效率、總揚程、平衡室壓力，反映穩(wěn)定性的參數(shù)主要是：軸瓦振動幅值、轉子的軸向位移、平衡室與泵入口壓差。對穩(wěn)定性參數(shù)，現(xiàn)代型高速、高壓鍋爐給水泵一般都安裝了測量表計，應用過程中可隨時測量儲存，進行比較。對經濟性指標，尚需進行一些計算。下面簡述各指標的測試計算方法。
3.1給水泵效率：
基本公式：
式中：ηp—給水泵效率，％，
G—給水泵出口流量，如果包括平衡室泄漏量應去除，kg/s，
Gm—給水泵抽頭流量，kg/s，
H—給水泵出口揚程，m，
Hm—給水泵抽頭揚程，m，
Psh—給水泵的軸功率，kw，
3.2給水泵揚程：
計算公式：
式中：p2、pm、p1—給水泵出口、抽頭、入口壓力，Mpa，
γ—給水泵出、入口平均重度，kg/m3，
γm—給水泵抽頭、入口平均重度，kg/m3，
v2、v1--給水泵出、入口水流速，m/s，
ΔH—給水泵出入口壓力表標高差，m，
3.3給水泵軸功率：
對用電動機驅動的鍋爐給水泵，軸功率的確定比較容易，也比較準確，用瓦特表測定輸入功率后，去除電機和偶合器的損失便可得到。
計算公式為：Psh＝Pηeηc
式中：P—電機輸入功率，kw，
ηe、ηc—分別為電機、偶合器效率，％。
對用小汽輪機驅動的鍋爐給水泵，由于汽輪機的排出蒸汽狀態(tài)難以準確測定，軸功率的確定不能直接測到。近年來熱力學法測定給水泵效率的應用越來越廣，特別在小汽機驅動的鍋爐給水泵上，一些考核性試驗應用此方法得到的結果，完全滿足鑒定要求。這種方法需要準確測定給水泵進、出口水溫，由于該溫度差值較小，所需測量儀器的精度較高，且不允許有外部的冷、熱源進入給水泵內。目前該溫度可用精密鉑電阻溫度計測量，也可用貝克曼差式溫度計測量進、出水溫差，兩種方法的測試精度，均能達到經濟性分析的要求。
熱力學法測定給水泵效率的計算公式主要有：
式中：G—給水泵重量流量，kg/s,
A—熱功當量系數(shù)
i2、i1—泵出、入口水焓值，kj/kg，
c2、c1—泵出、入口水流速，m/s，
z2、z1—泵出、入口測點位置標高，m，
Ng—給水泵雜散損失功率，kw，參見文獻(1)、(2)
kg—給水泵雜散損失系數(shù)，參見文獻(1)、(2)
Δt—給水泵出、入水溫度差，℃，
Δts—等熵溫升，℃，
3.4給水泵單耗
計算公式：e＝P/G
對小汽機驅動給水泵：P＝Psh/ηr或P＝GsHtA
式中：e—給水泵單耗kwh/t
ηr—小汽機內效率，％，
Gs—小汽機蒸汽流量，kg/h,
Ht—小汽機理想焓降,kj/kg,
其他符號意義同前。
文獻(1).《微溫差法泵特性試驗》華東電力科學研究所1984.01；文獻(2).《用貝克曼差示溫度計測量水泵效率》華東電力科學研究所1984.08。
上述雖然結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。