淺談汽動(dòng)給水泵推力軸承燒損的原因及處理

揭志成

摘要:針對(duì)超臨界機(jī)組汽動(dòng)給水泵發(fā)生的推力軸承燒損的問題,從汽動(dòng)給水泵的聯(lián)軸器配合、推力軸承潤(rùn)滑、平衡鼓間隙、潤(rùn)滑油油質(zhì)、推力軸承間隙等幾個(gè)因素進(jìn)行了分析,認(rèn)為推力軸承燒損的主要原因是平衡鼓間隙小,并利用機(jī)組檢修的機(jī)會(huì)對(duì)其進(jìn)行了針對(duì)性處理,這對(duì)同類型給水泵汽輪機(jī)組推力軸承安全運(yùn)行具有相同的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞:汽動(dòng);給水泵;推力軸承;損壞;分析;處理;

中圖分類號(hào)：U464.138+.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1 概述

汽動(dòng)給水泵是機(jī)組的重要輔助設(shè)備之一,其經(jīng)濟(jì)性和可靠性直接影響機(jī)組的性能,及時(shí)排除汽動(dòng)給水泵故障對(duì)保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行是非常重要的。對(duì)超臨界機(jī)組汽動(dòng)給水泵推力軸承燒損的問題,從汽動(dòng)給水泵的聯(lián)軸器配合、推力軸承潤(rùn)滑、平衡鼓間隙、潤(rùn)滑油油質(zhì)、推力軸承間隙等幾個(gè)角度進(jìn)行了分析,得出推力軸承燒損的主要原因是平衡鼓間隙小,并利用機(jī)組檢修的機(jī)會(huì)對(duì)其進(jìn)行了針對(duì)性處理,收到了很好的效果,改進(jìn)后經(jīng)1年考驗(yàn),汽動(dòng)給水泵穩(wěn)定運(yùn)行,未再發(fā)生推力軸承燒損事件。

某發(fā)電公司2臺(tái)機(jī)組為上海電氣(集團(tuán))總公司采用引進(jìn)技術(shù)制造的超臨界機(jī)組。機(jī)組配備2臺(tái)汽動(dòng)給水泵組,1臺(tái)電動(dòng)給水泵組,驅(qū)動(dòng)汽動(dòng)給水泵的小汽機(jī)型號(hào)為ND(G)84/79/07,單缸、單流、沖動(dòng)式、純凝汽、具有高排蒸汽內(nèi)切換式小汽機(jī)運(yùn)行方式為變參數(shù)、變功率、變轉(zhuǎn)速方式,額定功率9040kW,額定轉(zhuǎn)速5582r/min,額定進(jìn)汽壓力0.89MPa,排汽壓力6.28kPa。汽動(dòng)給水泵為HPT300-340-6S型,水平、多級(jí)、筒式殼體、并具有整抽式芯包設(shè)計(jì)的離心泵。芯包組件內(nèi)含有旋轉(zhuǎn)部件、導(dǎo)葉、內(nèi)泵殼、軸承和所有磨損部件,該設(shè)計(jì)可使部件的更換既快速又方便,大大地縮短了維護(hù)所需的停機(jī)時(shí)間。

2 汽動(dòng)給水泵推力軸承燒損的過程

分析2臺(tái)機(jī)組汽動(dòng)給水泵推力軸承故障現(xiàn)象事例,分析其規(guī)律,找出原因。

(1)某日,8號(hào)機(jī)組B汽動(dòng)給水泵推力軸承非工作面推力瓦溫度在30s內(nèi)溫度由80e上升至滿量程,工作面推力瓦溫度,由47.12e上升至滿量程,軸承回油溫度升高,4號(hào)軸瓦Y向軸振動(dòng)劇烈使保護(hù)動(dòng)作跳閘。經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)汽動(dòng)給水泵非工作面推力瓦嚴(yán)重磨損;平衡鼓嚴(yán)重磨毀及其配合靜止部套磨損報(bào)廢;首級(jí)葉輪磨損、第五級(jí)葉輪磨損與隔板襯套粘連、末級(jí)葉輪磨損與隔板襯套也已粘連;第六級(jí)隔板螺栓有4根折斷,只能將汽動(dòng)給水泵芯包返廠修理。

(2)某日,8號(hào)機(jī)組B汽動(dòng)給水泵,機(jī)組負(fù)荷501.5MW,A、B汽動(dòng)給水泵運(yùn)行,電動(dòng)給水泵在備用狀態(tài),給水流量為1477.5t/h,A汽動(dòng)給水泵出口流量686t/h,B汽動(dòng)給水泵出口流量794t/h。汽動(dòng)給水泵因非工作面推力瓦溫度高而報(bào)警,運(yùn)行人員調(diào)出DCS畫面,顯示推力瓦溫度為100℃,汽動(dòng)給水泵非工作面推力瓦溫度高使保護(hù)動(dòng)作跳閘。檢查推力瓦回油觀察窗內(nèi)發(fā)現(xiàn)有磨損的鎢金屑。經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn),推力軸承非工作面推力瓦嚴(yán)重?zé)龤?推力盤損壞,4號(hào)軸瓦軸頸有輕微磨損,導(dǎo)致機(jī)組RB,A汽動(dòng)給水泵實(shí)際轉(zhuǎn)速未能及時(shí)跟上調(diào)節(jié)指令,導(dǎo)致水冷壁螺旋管出口管壁大面積超溫,鍋爐水冷壁螺旋管溫度達(dá)454℃,保護(hù)機(jī)構(gòu)動(dòng)作使機(jī)組跳閘。處理方案為汽動(dòng)給水泵芯包返廠修理(更換推力瓦塊和推力盤),現(xiàn)場(chǎng)更換了備用芯包。

(3)又一日,8號(hào)機(jī)組B汽動(dòng)給水泵推力瓦非工作面1溫度突升至84℃,非工作面2溫度突升至97℃,軸向位移突升至1.94mm。不久,8B汽動(dòng)給水泵推力瓦非工作面1溫度突升至90e,非工作面2點(diǎn)溫度突升至105℃,隨之,軸向位移突然增大,非工作面推力瓦溫度高,8B汽動(dòng)給水泵跳閘。解體發(fā)現(xiàn)汽動(dòng)給水泵非工作面推力瓦嚴(yán)重?zé)龤?處理方案為芯包返廠修理。

(4)7號(hào)機(jī)組B汽動(dòng)給水泵:2006年某日,7B汽動(dòng)給水泵推力瓦非工作面突升至105℃,7號(hào)B汽動(dòng)給水泵跳閘。解體發(fā)現(xiàn)汽動(dòng)給水泵非工作面推力瓦嚴(yán)重?zé)龤?。推力盤嚴(yán)重磨損,處理方案為軸承解體檢修。

3 汽動(dòng)給水泵推力軸承溫度高原因分析

通過事例分析,汽動(dòng)給水泵推力軸承溫度高或軸向位移保護(hù)動(dòng)作不但是在變工況,而且還發(fā)生在穩(wěn)定工況下,轉(zhuǎn)子突然產(chǎn)生較大的負(fù)推力,推力軸承非工作瓦塊溫度急劇變化,軸向推力很大,軸向位移保護(hù)動(dòng)作。經(jīng)過分析,給水泵運(yùn)行過程中軸向推力平衡突然改變,給水泵非工作面推力軸承所承受的軸向推力過大,平衡盤與非工作面推力軸承之間的油膜被破壞導(dǎo)致推力瓦燒損。應(yīng)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況,分析起因。

3.1 汽動(dòng)給水泵的聯(lián)軸器

給水泵正常運(yùn)行過程中,因齒輪聯(lián)軸器發(fā)生卡澀現(xiàn)象,造成給水泵非工作面推力軸承承受小汽輪機(jī)施加的額外軸向推力,使推力軸承燒損。聯(lián)軸器的型式、材質(zhì)、加工工藝等會(huì)對(duì)聯(lián)軸器工作產(chǎn)生影響。

3.2 推力軸承潤(rùn)滑不足

汽動(dòng)給水泵推力瓦的設(shè)計(jì)比較獨(dú)特,推力瓦上每2個(gè)瓦塊之間都有1個(gè)6孔噴油嘴,噴油孔的直徑只有1mm。汽動(dòng)給水泵的推力軸承進(jìn)油方式還是屬于LEG形式的,只不過進(jìn)油槽變成了多個(gè)進(jìn)油噴嘴,由于這個(gè)變化,檢修人員常忽視檢查噴油嘴,氧化鐵銹極可能堵塞僅有1mm直徑的噴油孔。

如果供回油管道堵塞或供油壓力低,會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油量減少,潤(rùn)滑油不能將推力瓦摩擦產(chǎn)生的熱量帶走就會(huì)導(dǎo)致瓦溫升高。應(yīng)對(duì)推力瓦供、回油管道進(jìn)行檢查,防止因?yàn)楣?、回油管道被鐵銹等異物堵塞引起推力瓦供油不足,導(dǎo)致推力瓦的熱量不能被冷油帶走,引起推力瓦溫度升高;如果回油管道被堵,就會(huì)導(dǎo)致攜帶推力瓦熱量的回油不暢,熱量不能被有效帶走也會(huì)引起瓦溫升高。

3.3 平衡鼓間隙

平衡鼓是平衡軸向力的,這種裝置能平衡90%~95%的軸向推力,剩下的5%~10%由推力軸承來承擔(dān)。汽動(dòng)給水泵在正常運(yùn)行時(shí),其軸向推力由高壓端指向低壓端,而平衡鼓通過間隙產(chǎn)生的平衡力正相反,與之相平衡;當(dāng)運(yùn)行工況改變后,軸向力與平衡力不相等時(shí),轉(zhuǎn)子就會(huì)左右移動(dòng)。當(dāng)軸向推力大于平衡力時(shí),轉(zhuǎn)子向低壓端移動(dòng),軸向間隙減少,流動(dòng)阻力增大,泄漏量減少,平衡力隨之增大,平衡鼓兩側(cè)壓力差增加,轉(zhuǎn)子又開始向高壓端移動(dòng),直到平衡力與軸向推力相等為止,反之亦然。

如果平衡鼓間隙堵塞,壓力差發(fā)生變化,平衡力發(fā)生變化,轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)破壞;如果平衡鼓間隙較小,平衡力相應(yīng)減少,不足以平衡軸向推力,導(dǎo)致非工作面瓦塊推力較大,安全裕度不足,在穩(wěn)定工況和工況變化時(shí),有擾動(dòng)使平衡狀態(tài)破壞,導(dǎo)致推力軸承燒損,這是故障的主要原因。

3.4 汽動(dòng)給水泵推力軸承間隙

推力軸承間隙是汽動(dòng)給水泵的1個(gè)重要參數(shù),如果推力軸承間隙過小就會(huì)影響推力瓦的工況。在正常情況下,旋轉(zhuǎn)的推力盤與每1個(gè)推力瓦塊形成一個(gè)油楔,如果推力間隙過小,潤(rùn)滑油不能被旋轉(zhuǎn)的推力盤帶到推力瓦塊的末端,或者說間隙最小的推力瓦塊末端缺少潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑,潤(rùn)滑油形成的油膜壓力不足以推開靠近的推力盤,就會(huì)造成推力盤磨損推力瓦塊,被磨損的推力瓦塊又不能有效形成油楔,就會(huì)造成推力瓦塊的磨損由末端向入口端發(fā)展,使磨損的部分不斷加大,同時(shí)被磨損的推力瓦面的粗糙度又加劇了推力瓦的進(jìn)一步磨損,形成惡性循環(huán),反映到監(jiān)視測(cè)點(diǎn)上就是推力瓦溫度升高,甚至燒損。

推力間隙的測(cè)量方法也很關(guān)鍵,不同的測(cè)量過程會(huì)得出不同的測(cè)量結(jié)果,只有按照規(guī)定的力量推出的間隙才能與設(shè)計(jì)值比較。測(cè)量間隙時(shí)推轉(zhuǎn)子的力量越大,測(cè)量的推力間隙值就越大,按照說明書規(guī)定力要求,推力間隙值在0.41~0.51mm之間即為合格。