海滨电厂循环水泵泵轴阴极保护技术研究

技术交流海滨电厂循环水泵泵轴阴极保护技术研究陈强,陈伟(湛江发电厂,广东湛江524099)[摘要]为解决海滨电厂循环水泵轴套对轴的遮蔽效应,采用实验室动态模拟方法对其进行了研究,并提出了在轴套上开孔的解决方案。在原有外加电流阴极保护系统的基础上,使泵轴获得了较好的保护。[关键词]循环水泵;轴;遮蔽效应;阴极保护[中图分类号]TK264.1[文献标识码]A[文章编号]1002 - 3364 (2003)07 - 0072 - 03海滨电厂用海水作循环水。为了防腐,循环水泵下装叶片,以电机带动,通过-调频器控制转速(370一般采用外加电流阴极保护凹。要想获得较好的保护r/ min)与循环水泵实际运行转速一致。轴套(遮蔽板)效果,阴极上各部位的电流密度应尽可能相近。但由直径108mm,长330mm,为碳钢管。轴套与轴通过于泵的轴套与轴是套筒状结构,轴套对泵轴的遮蔽作碳刷连接,保证电连接良好，并在碳钢管上安装饱和甘用较大,泵轴为碳钢材质,因而辅助阳极施加的电流很汞电极,以便记录轴的保护电位。实验装置见图1(阴难达到泵轴,且电位也很难达到保护值，所以泵轴的腐阳极、遮蔽板间距及泵轴尺寸按实际泵尺寸缩小5蚀较严重。对此进行了实验室模拟试验,获得了轴套倍)。轴套采用有孔和无孔2种,同时在轴套上开直径对泵轴遮蔽的相关数据。提出方案并加以实施,使泵大小不等的孔,以便获得此条件下的阴极极化曲线及轴获得良好的保护。判断轴套对电流分散能力的影响程度。1实验室模拟试验己21.1 试验方法3针对“遮蔽效应”,考虑到电流的分散能力,效仿电-E=-===3(==-==_=镀理论中赫尔槽实验[21,在800 mmX 500 mmX 600mm长方体的电解槽中放入海水，模拟轴套对轴的遮蔽效应。模拟试验中用遮蔽板模拟轴套,阴极板模拟泵轴,遮蔽板和阴极板两板平行放置,铂铌丝(直径1-电机2-碳刷环3-泵轴(阴极板)d3 mm,长200 mm)做辅助阳极,饱和甘汞电极做参轴套(遮蔽板)5-叶片6-铂铌丝(辅助阳极)比电极。阴阳极相距210mm,阴极与遮蔽板距离中国煤化工置66 mm。泵轴直径30 mm,长500 mm,为45号钢棒，MYHCNMHG收稿日期:2002- 09- 09作者简介:陈强.男,湛江发电厂设备部高级点检员.工程师。四掷方数据●2003(7)技术交流I电极反应如下:- 600轴套|阳极反应:2CI- - 2e→Cl2(1)-0轴阴极反应: 2H2O+O2 +4e→4OH(2)900起-12001.2 结果与讨论1.2.1轴套末开孔状态- 150022.22.42.62.83在模拟装置静态环境中做轴套内外恒槽压极化试槽压/V验。电位稳定后,两者只有40 mV的电位差,此时开图4轴套未开孔内外 保护电位与槽压的关系动电机,在轴转速370r/min时测得轴套内、外电位随时间变化曲线见图2。在槽压升高的情况下，轴套外电位逐渐降低,近似直线，而轴套内电位即轴的电位,在槽压升高初期变化幅300 p度很小，说明轴套对轴的遮蔽效果较大,而在槽压进-步升高时，极化电位急剧下降,说明进-步提高槽压，可以达到保护轴的目的。o一 。-900在同样条件下测量了保护电流随槽压的关系(见图5)。- 120000200400500- 400时间/min-600图2轴套内外电位随时间的变化目-800由图2可见,从轴开始旋转起,轴套内外电位均向中- 1000正方向移动,但轴套内电位上升较快,轴套外则变化较- 1200 t慢。40 min后,渐趋稳定,两者电位差由静态时相差- 14005015:00 250只有40 mV扩大到300 mV,说明动态状况下,遮蔽效电流/mA应较明显。在此情况下电流随时间的变化曲线见图图5轴套未开孔电 位与电流的关系3。试验所用的轴和轴套内没有涂层，轴套外有涂层。70 r60轴与轴套长度均为0.33 m;轴与轴套的内、外径分别后50为0.032 m,0.1 m和0.108 m;所需保护电流的计算40 -值分别为5.6mA.17mA和1.65mA,合计为3024.25 mA;设计值取计算值的2倍,为50 mA,则设计10施加的电流密度为0.2A/m2。然而在试验中，当轴的100电位达到一850 mV时,即轴达到保护时,所需保护电流是150 mA,此时保护电流密度为0.617 A/m2 ,大大图3轴套极化电流随时间的变化超过设计值。由图3可见，在恒槽压情况下,极化电流随时间延1.2.2轴 套开孔状态在轴套上开4个直径为18mm的小孔,开孔面积长逐渐升高,这与现场实际情况相符,其原因是碳刷转.约占总面积的1%。为保证水能从底部提升到轴的上动后电阻减小,有利于保护电流的施加。为了在动态环境中使轴套内外都能获得保护,需部,孔开在叶片之上和液面以下,上下各2个,对称分增大保护电流,为此做了不同槽压下轴及轴套的极化布。试验结果见图图7中国煤化工，V时,轴的保护电位由试验,极化曲线见图4。YHC NMH G_由图4可以看到，轴套内外保护电位都随槽压的为一870，以仙心到个。与图4相比,槽压下降升高而逐渐降低,也即保护效果得到一定程度的提高。了0.2V,说明开孔可减小轴套对轴的遮蔽作用。由图7可得,在轴达到保护时，所需保护电流120热力发电●2003(7)]正技术交流行现场测量,7号泵保护电位分别为0.216 V和0.228+轴套00士轴V,8号泵为0.204 V和0.274 V,2台泵输出工作电压均仍为9 V,输出工作电流仍分别为18 A和19 A。从仪器上所测数据看,保护效果良好。鉴于此,湛江电厂已计划对1~6号循环水泵进行同样的改造。- 1300- 14501.8 22.2 2.4 2.6 2.83结论槽压/V图6轴套开孔保护电位随槽压的变化轴套对轴的遮蔽作用较明显,为使轴达到保护,需增大保护电流,但在现场应用环境中,单纯增大保护电流难以达到较好的保护效果。采用轴套开孔的方案，- 750不需增加多少电流,轴即达到保护状态,说明轴套开孔- 900可有效降低轴套的遮蔽作用,使轴较易获得良好的外- 1050加电流阴极保护。= 1200050100，15020025[参考文献]电流/mA[1] 孟超. 田俊杰,庞其伟.阴极保护技术在滨海电厂防腐上图7轴套开孔保护电位与电流的关系的应用[J].腐蚀科学与防护技术,2001.(13)(增刊):509- 510.mA,即电流密度为0.49 A/cm2[2] 王鸿建.电镀工艺学[M].北京:哈尔滨工业大学出版继续增加开孔数量,当开孔个数达到12个,即开社,1987:36 - 50.孔面积达到轴套(内接管)总面积的3%时,轴套与轴3] 魏宝明.金属腐蚀理论及应用[M].北京:化学工业出版的电位相差只有30mV,泵轴很容易得到保护。社,1984:224 - 228.[4] 胡士信.阴极保护工程手册[M].北京:化学工业出版社.1999:104- 121.2泵轴保护的实施2002 年3月,在湛江电厂7、8 号72LKSA-21型.循环水泵上采用了，上述研究结果。结合现场的实际情况,将轴套开孔面积设计为总面积的8%,并在循环水泵上加装轴接地装置。具体情况如下:公告水泵轴套近10m,分3段,第1段总长2.628m,开d32 mm孔,共33层,每层8孔,共开孔264个;第2现余少量200公1900年(热力发段总长度4.125 m,开孔54层,开孔432个;第3段长电》杂志精装合订本，拟按每本50元度2.66 m,开孔30层,共开孔240个。3层总计开孔收取部分工本费一年金本)需要者936个，开孔总面积为0.75m2,而轴套总面积为从速与《热力发电>杂志社张永洁联9.03 m2 ,开孔率为8. 3%。系。电话:200210217传真029循环水泵轴套开孔运行后,经现场测量,7号循环2323818水泵相对2支参比电极保护电位分别为0.196 V和0.22 V,8号泵为0.21 V和0.28 V,2台泵输出工作电压均为9 V,输出工作电流分别为18 A和19 A.2中国煤化工台循环水泵均处于保护状态。运行4个月后,再次进MHCNMHG④掷方数据●2003(7)