葉 明

(國家能源集團(tuán)九江發(fā)電有限公司，江西 九江 332000)

0 引言

某火力發(fā)電廠5，6 號(hào)機(jī)均為容量350 MW、亞臨界、一次中間再熱、沖動(dòng)式、單軸、雙缸雙排汽的凝汽式TCDF-40 型汽輪機(jī)，均配備2 套50 %容量的汽泵組及1 套50 %容量的電泵組，其中機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)投入2 套汽泵組運(yùn)行，電泵組作為機(jī)組啟停時(shí)的啟動(dòng)給水泵組以及機(jī)組運(yùn)行時(shí)的備用給水泵組，均用來向鍋爐提供高壓給水。

電泵組由1 臺(tái)YKND400/300 型電泵前置泵、1 臺(tái)TKS-6500-4 型 驅(qū)動(dòng) 電 機(jī)、1 臺(tái)R16k550.1型調(diào)速液力耦合器和1 臺(tái)FK6F32-K 型給水泵串聯(lián)安裝組成，共用1 臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電泵組設(shè)置有1臺(tái)輔助潤滑油泵和1 臺(tái)潤滑油泵，用來向電泵組的電泵前置泵軸承、電機(jī)軸承、液力耦合器軸承和給水泵軸承提供潤滑油；還設(shè)置1 臺(tái)工作油泵，用來向液力耦合器提供工作油。

5，6 號(hào)機(jī)電泵前置泵軸與電機(jī)軸均采用膜片式聯(lián)軸器聯(lián)接，液力耦合器輸出軸與給水泵軸均采用膜片式聯(lián)軸器聯(lián)接。電機(jī)軸與液力耦合器輸入軸聯(lián)接方式則不同，5 號(hào)機(jī)采用的是剛性聯(lián)軸器聯(lián)接，6 號(hào)機(jī)采用的是齒式聯(lián)軸器聯(lián)接。

5，6 號(hào)機(jī)電泵組的電泵前置泵均為臥式單級(jí)離心水泵，采用雙吸葉輪，支持軸承為圓筒式軸瓦，軸瓦設(shè)計(jì)有甩油環(huán)，推力軸承為推力瓦塊式，軸封采用集裝式機(jī)械密封，該機(jī)械密封的彈簧設(shè)計(jì)總壓縮量為6 mm，預(yù)壓縮量為2.5 mm。

1 故障問題

1.1 前置泵振動(dòng)大

5 號(hào)機(jī)電泵組前置泵運(yùn)行中振動(dòng)很大，最大振幅高達(dá)0.28 mm，振幅嚴(yán)重超標(biāo)，因該泵額定轉(zhuǎn)速為1 485 r/min，合格標(biāo)準(zhǔn)要求振幅小于0.08 mm。

1.2 前置泵密封漏水

在5 號(hào)爐的一次水壓試驗(yàn)中，5 號(hào)機(jī)電泵組運(yùn)行時(shí)突發(fā)電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端的機(jī)械密封漏水及推力瓦運(yùn)行溫度急劇升高現(xiàn)象，最高達(dá)90 ℃，嚴(yán)重超標(biāo)，電泵組被迫停運(yùn)檢修，導(dǎo)致該次5 號(hào)爐水壓試驗(yàn)被迫中斷。

1.3 潤滑油故障

6 號(hào)機(jī)電泵組輔助潤滑油泵和潤滑油泵泵出的潤滑油一度無法進(jìn)入電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端軸瓦和油室內(nèi)，通過軸瓦油室出油觀察窗發(fā)現(xiàn)無潤滑油排出。

每次電泵組投入運(yùn)行前，只能依靠人工通過軸瓦油室上蓋頂部加油孔，向軸瓦油室內(nèi)加入足夠潤滑油。電泵組投入運(yùn)行后，電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端軸瓦油室內(nèi)潤滑油通過甩油環(huán)甩入軸瓦來潤滑冷卻軸瓦，以維持電泵前置泵運(yùn)行。

然而，隨著電泵前置泵的持續(xù)運(yùn)行，電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端軸瓦油室內(nèi)潤滑油卻逐漸減少，油位計(jì)顯示油位逐漸下降。當(dāng)油位降至10 mm 位置時(shí)，發(fā)現(xiàn)甩油環(huán)無油甩入軸瓦，而人工加一次潤滑油只能維持電泵前置泵運(yùn)行50 min 左右。因此，歷次電泵組投入運(yùn)行時(shí)，需設(shè)專人監(jiān)視電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端軸瓦油室內(nèi)潤滑油油位下降情況和甩油環(huán)甩油情況，每間隔40 min 要人工添加一次潤滑油，才能確保軸瓦油室的油位維持在正常范圍內(nèi)，維持電泵組連續(xù)運(yùn)行。這種不利狀況不但增大了人工維護(hù)工作量，對(duì)電泵組安全運(yùn)行乃至機(jī)組的安全啟、停和運(yùn)行都是極為不利的。

1.4 液力耦合器油溫超標(biāo)

6 號(hào)機(jī)電泵組運(yùn)行中，突發(fā)液力耦合器工作油溫度不斷升高，最高達(dá)到了110 ℃，嚴(yán)重超標(biāo)，而且具有迅速上升的趨勢；此外，液力耦合器無法使給水泵帶60 %以上負(fù)荷運(yùn)行，嚴(yán)重威脅電泵組安全運(yùn)行及機(jī)組安全啟、停和運(yùn)行。好在液力耦合器各軸承運(yùn)行溫度最高為72 ℃左右，屬正常范圍。為防止工作油溫度過高導(dǎo)致液力耦合器損壞無法投用，電泵組被迫退出運(yùn)行和備用，并進(jìn)一步檢修液力耦合器。

1.5 液力耦合器主油泵斜齒輪損壞

6 號(hào)機(jī)電泵組的液力耦合器內(nèi)增速齒輪完好，而主油泵的傳動(dòng)主、從動(dòng)斜齒輪嚴(yán)重磨損損壞。

2 原因分析

2.1 前置泵振動(dòng)大與密封漏水分析

經(jīng)全面檢查，5 號(hào)機(jī)電泵組及其電泵前置泵存在振動(dòng)大和密封漏水問題，究其原因如下。

(1) 泵側(cè)靠背輪與泵軸配合間隙為0.30 mm，嚴(yán)重超標(biāo)，二者配合過松，用手輕輕推拉該靠背輪就可以在泵軸上軸向移動(dòng)，不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求泵側(cè)靠背輪與泵軸配合間隙為0.03 mm，因此導(dǎo)致運(yùn)行中電泵前置泵與電機(jī)聯(lián)軸器失穩(wěn)。

(2) 前置泵轉(zhuǎn)子總串動(dòng)量為10 mm，符合標(biāo)準(zhǔn)，但查得泵轉(zhuǎn)子工作串動(dòng)量為2.2 mm，泵轉(zhuǎn)子定位向非驅(qū)動(dòng)端偏離了2.8 mm，這導(dǎo)致葉輪出口未完全對(duì)準(zhǔn)泵體出口，造成泵側(cè)靠背輪與電機(jī)側(cè)靠背輪間距尺寸比聯(lián)軸器中間短節(jié)長度加兩塊膜片厚度的總尺寸大了3 mm，而質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求小于0.5 mm，因此屬于嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致泵轉(zhuǎn)子向驅(qū)動(dòng)端串動(dòng)了3 mm，驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封彈簧壓縮量增大了3 mm，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)接觸緊力增大，引起動(dòng)環(huán)與靜環(huán)摩擦發(fā)熱，導(dǎo)致動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間水膜全部蒸發(fā)破壞，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)出現(xiàn)嚴(yán)重干磨，發(fā)熱量急劇增大。

(3) 前置泵側(cè)靠背輪與電機(jī)側(cè)靠背輪中心偏差嚴(yán)重超標(biāo)，相對(duì)于電機(jī)側(cè)靠背輪中心向南偏差了0.96 mm，向下低了0.27 mm；泵側(cè)靠背輪與電機(jī)側(cè)靠背輪之間北側(cè)張口為0.01 mm，下張口為0.09 mm，合格標(biāo)準(zhǔn)是泵側(cè)靠背輪與電機(jī)側(cè)靠背輪中心偏差小于0.05 mm，張口小于0.05 mm。

(4) 推力軸承裝置推力盤的軸螺母振動(dòng)松脫，使得推力盤失去軸向定位，并引起推力盤端面跳度增大超標(biāo)，且泵軸與泵側(cè)靠背輪配合松動(dòng)，當(dāng)該泵運(yùn)行中出現(xiàn)軸向推力方向指向非驅(qū)動(dòng)端時(shí)，非驅(qū)動(dòng)端推力瓦承受軸向推力，加上泵體振動(dòng)很大，導(dǎo)致非驅(qū)動(dòng)端側(cè)推力瓦油膜被破壞，該側(cè)推力瓦烏金與推力盤發(fā)生干摩擦，造成烏金表面出現(xiàn)部分磨損熔化，同時(shí)因非驅(qū)動(dòng)端推力瓦嚴(yán)重磨損，其厚度減薄了0.5 mm，使得推力間隙增大了0.5 mm，泵軸向非驅(qū)動(dòng)端多串0.5 mm，導(dǎo)致非驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封彈簧多壓縮0.5 mm，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)接觸緊力增大，動(dòng)靜環(huán)運(yùn)行中出現(xiàn)摩擦發(fā)熱。

(5) 電泵持續(xù)強(qiáng)振動(dòng)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)嚴(yán)重磨損，其中動(dòng)環(huán)開裂，彈簧組的12 只彈簧嚴(yán)重壓縮變形損壞；非驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封靜環(huán)破損，加上泵轉(zhuǎn)子向非驅(qū)動(dòng)端多串動(dòng)0.5 mm 使得動(dòng)靜環(huán)接觸緊力減小，導(dǎo)致漏水量相應(yīng)增大。

2.2 潤滑油故障分析

(1) 軸承室進(jìn)油口處無異常。拆卸檢查6 號(hào)機(jī)電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端軸瓦油室進(jìn)油管及進(jìn)油節(jié)流孔板，查得軸承室進(jìn)油口處節(jié)流孔板清潔，節(jié)流孔通暢，進(jìn)油管內(nèi)清潔無雜物。

(2) 未裝軸瓦防轉(zhuǎn)定位銷致軸承油室缺乏供油能力。檢查該泵驅(qū)動(dòng)端軸承裝置，查得軸瓦防轉(zhuǎn)定位銷未裝，軸瓦周向位置發(fā)生變化，偏離正確位置過大，導(dǎo)致軸承室下方潤滑油進(jìn)油孔與下軸瓦的潤滑油進(jìn)油孔未對(duì)準(zhǔn)，且完全錯(cuò)開，潤滑油無法進(jìn)入軸瓦內(nèi)潤滑冷卻，軸承室出油管口處有大量膠質(zhì)狀油垢聚集，基本將出油管口堵塞，造成軸承油室出油管口處只有極微小量的排油能力，故電泵組潤滑油系統(tǒng)走油循環(huán)時(shí)，電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端軸承油室無潤滑油進(jìn)入，且無潤滑油排出。

針對(duì)電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端軸瓦缺少潤滑油的問題，之前采取的措施是在電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端軸承油室出油管口基本堵塞的情況下，歷次電泵組投入運(yùn)行前向軸承油室內(nèi)加入足夠潤滑油，利用甩油環(huán)向軸瓦提供潤滑油。油位只能加載至在油位計(jì)的2/3位置以防潤滑油從軸承油室油擋溢出。驅(qū)動(dòng)端軸承室出油管口基本堵塞，但仍能排出微量潤滑油，故隨著電泵組持續(xù)運(yùn)行，加入電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端軸承室內(nèi)的潤滑油會(huì)緩慢減少。為防止發(fā)生軸瓦缺油燒毀事故，每間隔40 min 補(bǔ)一次油，確保電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端軸承室油位始終維持在正常范圍內(nèi)。

2.3 液力耦合器油溫超標(biāo)故障分析

針對(duì)6 號(hào)機(jī)電泵組液力耦合器工作油運(yùn)行溫度過高的現(xiàn)象，對(duì)液力耦合器開展檢查分析如下。

(1) 泵輪軸的推力軸承無異常，推力間隙0.36 mm；泵渦輪軸的推力軸承無異常，推力間隙0.38 mm，均處于0.354～0.568 mm的合格范圍內(nèi)。

(2) 排油腔與渦輪配合間隙3.5 mm，供油腔與渦輪套配合間隙3.1 mm，泵輪與渦輪軸向間隙1.8 mm，均合格。

(3) 液力耦合器工作油系統(tǒng)所有密封件均完好無損，勺管在套管內(nèi)行程120 mm，勺管全行程無運(yùn)行卡澀，泵輪與渦輪的工作腔進(jìn)油控制閥無異常，能確保提供正常工作油量。

(4) 工作油冷油器冷卻管無結(jié)垢現(xiàn)象，且冷油器冷卻水為閉式除鹽水，品質(zhì)合格；冷卻水進(jìn)水溫度及流量均正常；液力耦合器運(yùn)行中，工作油冷油器進(jìn)、出油溫度正常，進(jìn)油溫度110 ℃，出油溫度62 ℃，但2 個(gè)易熔塞有均勻小部分熔化，漏油孔均開通了10 %左右，工作腔內(nèi)工作油可從此處泄漏。

結(jié)合以上情況可知，6 號(hào)機(jī)電泵組液力耦合器易熔塞質(zhì)量不過關(guān)，原因是工作油的運(yùn)行溫度最高110 ℃，未達(dá)到易熔塞160 ℃設(shè)計(jì)熔化溫度，實(shí)際上工作油溫升高到80 ℃左右時(shí)，易熔塞焊料就出現(xiàn)了部分熔化，導(dǎo)致2 個(gè)易熔塞開通了一部分，使得泵輪與渦輪工作腔內(nèi)部分工作油從易熔塞熔化處泄漏排出回到油箱，以致旋轉(zhuǎn)腔內(nèi)工作油量相應(yīng)偏少，引起工作油溫快速升高并超標(biāo)，以致無法維持液力耦合器正常運(yùn)行。

2.4 液力耦合器主油泵斜齒輪損壞分析

因6 號(hào)機(jī)電泵前置泵側(cè)軸瓦和液力耦合器側(cè)軸瓦均在與各自的軸承座之間及軸承上蓋之間的聯(lián)接處裝有絕緣膜片，各軸承座與其進(jìn)、出油管聯(lián)接處作了絕緣處理，故電機(jī)轉(zhuǎn)軸、軸承座和基礎(chǔ)未構(gòu)成閉合回路；而液力耦合器、給水泵、前置泵均未作避免軸電流損害的絕緣處理，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器、液力耦合器、給水泵、前置泵及這些設(shè)備基礎(chǔ)形成若干閉合回路，使這些閉合回路處在交變磁場中，從而使電機(jī)產(chǎn)生了較大軸電流。

最易被較大軸電流損壞的是液力耦合器內(nèi)的各齒輪，因?yàn)辇X輪運(yùn)行中在嚙合及分離瞬間會(huì)產(chǎn)生電弧放電，齒表面會(huì)遭到電擊損傷，使齒面硬度降低，造成齒輪快速磨損。

因此，主油泵的傳動(dòng)主、從動(dòng)斜齒輪嚴(yán)重磨損損壞的原因是油泵的傳動(dòng)主、從動(dòng)斜齒輪很薄，厚度均為20 mm，輪齒高度為6 mm，潤滑油噴射到兩齒輪嚙合部位，大部分潤滑油很快流失，潤滑油積存量很少，以致兩齒輪嚙合部位油膜很薄，易產(chǎn)生電弧引起電擊損傷齒表面，導(dǎo)致齒面硬度降低，齒輪迅速磨損損壞。而液力耦合器內(nèi)增速齒輪表面無電擊損傷原因是增速齒輪很厚，輪齒很寬，也很高，潤滑油噴射到齒輪嚙合部位，能積存較多的潤滑油，兩嚙合輪齒間油膜很厚，不易產(chǎn)生電弧。

3 對(duì)策措施

(1) 分別更換5 號(hào)機(jī)電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封和非驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封的動(dòng)靜環(huán)及各密封圈。

(2) 在5 號(hào)機(jī)電泵前置推力盤前加裝2.8 mm厚的調(diào)整墊圈，將泵轉(zhuǎn)子工作串動(dòng)量調(diào)整至5 mm，泵轉(zhuǎn)子軸向定位向驅(qū)動(dòng)端調(diào)整2.8 mm，不僅可使葉輪出口完全對(duì)準(zhǔn)泵體出口，還可解決泵側(cè)靠背輪與電機(jī)側(cè)靠背輪間距尺寸比聯(lián)軸器中間短節(jié)長度加2 塊膜片厚度的總尺寸大3 mm 的問題，調(diào)整后總尺寸僅大了0.2 mm，符合小于0.5 mm 的標(biāo)準(zhǔn)范圍，且聯(lián)軸器中間短節(jié)及2 塊膜片均能裝入泵側(cè)靠背輪與電機(jī)側(cè)靠背輪之間。

(3) 更換5 號(hào)機(jī)電泵前置泵全部推力瓦塊，推力盤與新推力瓦烏金接觸顯示均勻，各推力瓦接觸面達(dá)到了80 %以上。復(fù)裝推力軸承后測得推力間隙為0.35 mm，達(dá)到了合格標(biāo)準(zhǔn)范圍。

(4) 更換5 號(hào)機(jī)電泵前置泵泵側(cè)靠背輪，使泵軸與靠背輪配合緊力為0.03 mm，以解決泵側(cè)靠背輪與泵軸配合松動(dòng)的問題。

(5) 調(diào)整5 號(hào)機(jī)電泵前置泵靠背輪與電機(jī)靠背輪中心至合格范圍，調(diào)整后中心最大偏差為0.01 mm，最大張口為0.01 mm，達(dá)到中心最大偏差及最大張口均小于0.05 mm 的合格范圍。

(6) 清洗6 號(hào)機(jī)電泵前置泵驅(qū)動(dòng)端軸承室及出油管口處大量膠質(zhì)狀油垢；配制安裝軸瓦防轉(zhuǎn)銷，以防止軸瓦安裝位置發(fā)生變化；按檢修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)復(fù)裝驅(qū)動(dòng)端軸承裝置，使軸承座下方進(jìn)油孔與下軸瓦潤滑油進(jìn)油孔完全對(duì)準(zhǔn)，以確保驅(qū)動(dòng)端軸瓦潤滑油進(jìn)油暢通，進(jìn)油量正常，防止缺油。

(7) 更換6 號(hào)機(jī)電泵組液力耦合器的易熔塞，新易熔塞設(shè)計(jì)熔化溫度160 ℃，符合技術(shù)要求。

(8) 更換6 號(hào)機(jī)電泵組液力耦合器內(nèi)油泵的主、從動(dòng)傳動(dòng)斜齒輪，新主動(dòng)傳動(dòng)斜齒輪硬度為HRC60，新從動(dòng)傳動(dòng)斜齒輪硬度為HRC55，符合技術(shù)要求。

(9) 使6 號(hào)機(jī)電泵組軸電流降至極微小，消除該電泵組電機(jī)三相不平衡故障，保證不會(huì)對(duì)液力耦合器內(nèi)各齒輪造成損傷。

(10) 6 號(hào)機(jī)電泵組電泵前置泵靠背輪與電機(jī)靠背輪之間不再安裝原中間短節(jié)，而是改裝帶絕緣的中間短節(jié)，使電機(jī)轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器、液力耦合器、給水泵、前置泵和這些設(shè)備基礎(chǔ)不能形成若干閉合回路，以防再次發(fā)生液力耦合器內(nèi)主油泵傳動(dòng)主、從動(dòng)斜齒輪被電擊損壞的事件。

4 結(jié)束語

上述對(duì)策措施實(shí)施后，5 號(hào)機(jī)電泵前置泵保持運(yùn)行正常，且運(yùn)行中振動(dòng)正常，最大振幅為0.025 mm，推力軸承運(yùn)行溫度始終維持34 ℃左右的合格水平，驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封和非驅(qū)動(dòng)端機(jī)械密封未再發(fā)生過漏水現(xiàn)象，為5 號(hào)機(jī)電泵組和5 號(hào)機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行提供了保障。

6 號(hào)機(jī)電泵組在實(shí)施相關(guān)措施后投入試運(yùn)行、備用及運(yùn)行時(shí)，均能觀察到驅(qū)動(dòng)端軸瓦和軸承油室始終有潤滑油進(jìn)、出，且驅(qū)動(dòng)端軸承油室油位始終正常，前置泵驅(qū)動(dòng)端軸瓦最高運(yùn)行溫度為32 ℃，處于合格范圍內(nèi)，且不再需要人工加油，從而減少了人工維護(hù)工作量。檢查6 號(hào)機(jī)電泵組歷次投運(yùn)記錄，發(fā)現(xiàn)液力耦合器工作油量正常，工作油最高運(yùn)行溫度維持在78 ℃左右；2 個(gè)易熔塞完好，工作油冷油器進(jìn)口油溫78 ℃左右；出油溫度38 ℃左右；液力耦合器能使給水泵帶至100 %負(fù)荷運(yùn)行，且油泵的主、從動(dòng)驅(qū)動(dòng)斜齒輪完好無損。

相關(guān)措施的實(shí)施，有效保證了5，6 號(hào)機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。