電動(dòng)給水泵液力偶合器呼吸器噴油原因分析

閆福岐

(山西兆光發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 霍州 031400)

0 概述

某發(fā)電公司一期工程裝機(jī)容量為2×300 MW，是亞臨界直接空冷燃煤發(fā)電機(jī)組，配套3臺50 %容量上海電力修造總廠有限公司生產(chǎn)的DG600-240M型電動(dòng)給水泵，轉(zhuǎn)速由VOITH公司生產(chǎn)的R17K-2E型液力偶合器調(diào)節(jié)。

1 液力偶合器結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 液力偶合器結(jié)構(gòu)

R17K-2E型液力偶合器包含1臺主油泵和1臺電動(dòng)輔助油泵。主油泵為齒輪泵，由輸入軸上的1對增速齒輪驅(qū)動(dòng)，該泵同時(shí)供偶合器工作用油和系統(tǒng)潤滑用油，給水泵啟停時(shí)，由電動(dòng)輔助齒輪油泵供油。工作油、潤滑油管路合并布置在同一個(gè)箱體中，潤滑油系統(tǒng)除了供給偶合器潤滑以外，還供給水泵、電動(dòng)機(jī)、前置泵的軸承潤滑油，油箱位于箱體下部。偶合器與電機(jī)、偶合器與給水泵之間的動(dòng)力傳遞由撓性聯(lián)軸器來完成；偶合器的泵輪軸、渦輪軸間的動(dòng)力傳遞由工作油傳遞。偶合器的調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳輸?shù)男盘?，通過扇形齒輪軸帶動(dòng)齒輪條傳動(dòng)，使勺管在工作腔內(nèi)移動(dòng)。

1.2 液力偶合器工作原理

液力偶合器在工作狀態(tài)下充滿工作油。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因離心力作用，泵輪流道中的工作油沿徑向流道從泵輪內(nèi)側(cè)(進(jìn)口)流向外緣(出口)，形成高壓、高速油流。在出口處，工作油以徑向相對速度與泵輪出口圓周速度組成合速，沖入渦輪的進(jìn)口徑向流道，沿著流道推動(dòng)渦輪，使其隨泵輪作同向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)被動(dòng)軸帶動(dòng)電泵主泵工作。在渦輪流道中，工作油從外緣(進(jìn)口)流向內(nèi)側(cè)(出口)時(shí)減壓減速，在出口處以徑向相對速度與渦輪出口圓周速度組成合速，沖入泵輪的進(jìn)口徑向流道，重新在泵輪中獲取能量。如此周而復(fù)始，構(gòu)成工作油在泵輪和渦輪兩者間的循環(huán)流動(dòng)。在這種循環(huán)中，泵輪將輸入的機(jī)械功轉(zhuǎn)換為工作油的動(dòng)能和勢能，渦輪再將工作油的動(dòng)能和勢能轉(zhuǎn)換為輸出的機(jī)械功，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)到水泵的動(dòng)力傳遞。驅(qū)動(dòng)軸由電動(dòng)機(jī)經(jīng)升速齒輪驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速恒定，被動(dòng)軸轉(zhuǎn)速由調(diào)速勺管在被動(dòng)葉輪室內(nèi)徑向移動(dòng)，通過改變被動(dòng)葉輪室內(nèi)的泄油量來調(diào)整葉輪傳遞扭矩，達(dá)到調(diào)速目的。

1.3 工作過程

工作油流經(jīng)偶合器，與高速轉(zhuǎn)動(dòng)的泵輪及渦輪葉片摩擦產(chǎn)生熱量，由于偶合器的轉(zhuǎn)換功率較高，產(chǎn)生的熱量也較大。大部分熱量通過冷卻器被帶走，進(jìn)入下一循環(huán)能量傳遞；部分熱量用于調(diào)整轉(zhuǎn)速，通過勺管直接排入油箱，同時(shí)各軸承的潤滑排油也進(jìn)入油箱。高溫油進(jìn)入油箱容易產(chǎn)生油煙及泡沫，正常情況下，油箱內(nèi)產(chǎn)生的油煙及泡沫破裂釋放的氣體通過呼吸器排入大氣。

2 事件發(fā)生經(jīng)過及處理

2014-08-28T11:20，1B電泵主油泵推力軸承溫度從74 ℃開始緩慢上升；11:30升至76.5 ℃；11:36升至80 ℃，溫度開始快速升高；11:37電泵潤滑油出口濾網(wǎng)差壓高值報(bào)警(大于0.06 MPa)；11:38推力軸承溫度躥至96 ℃。

11:34，1B電泵電流481.7 A，給水流量492 t/h，轉(zhuǎn)速5 035 r/m in，出口壓力19.35 MPa，電泵軸承溫度69/71 ℃，推力瓦溫度78/80 ℃，工作油油溫76 ℃。

11:35，1B電泵電流787.5 A，給水流量、轉(zhuǎn)速、出口壓力、電泵軸承溫度、工作油油溫均無變化。

11:38，1B電泵運(yùn)行中因“推力瓦溫度95/96 ℃”跳閘，此時(shí)運(yùn)行參數(shù)：電流706 A，給水流量518 t/h，轉(zhuǎn)速5 081 r/m in，出口壓力19.24 MPa，電泵軸承溫度70/73 ℃，工作油油溫82 ℃。1B電泵跳閘時(shí)觸發(fā)“RB”聯(lián)掉1C磨煤機(jī)，聯(lián)啟1Cb電泵；同時(shí)1B電泵潤滑油“低油壓Ⅰ值(0.1 MPa)、Ⅱ值(0.08 MPa)”報(bào)警，輔助油泵聯(lián)啟；1號機(jī)組負(fù)荷由280 MW降至186 MW，退出機(jī)組AGC運(yùn)行方式。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)1B電泵周圍地面一攤油污，液力偶合器油箱頂部呼吸器頂蓋和濾網(wǎng)掉落在地面上，輔助油泵運(yùn)行正常。

11:44，輔助油泵停機(jī)，恢復(fù)液力偶合器排氣孔的孔蓋和濾網(wǎng)。檢查電泵液偶易熔塞正常；檢查潤滑油在線濾網(wǎng)略臟，備用濾網(wǎng)微臟。更換潤滑油濾網(wǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)尺寸不符，清洗潤滑油濾網(wǎng)和濾網(wǎng)室，將潤滑油備用濾網(wǎng)和在線濾網(wǎng)對調(diào)安裝。電泵油箱油位在低油位刻度線，油箱加油至中間刻度線。

22:00，1B電泵輔助油泵試轉(zhuǎn)，油壓0.12 MPa，低油壓報(bào)警信號仍存在(未復(fù)歸1B電泵低油壓報(bào)警信號，因此信號未消失)。

第2天16:36，1B電泵試轉(zhuǎn)正常。試運(yùn)參數(shù)：潤滑油壓0.14 MPa，工作油壓0.22 MPa，電流322 A，流量234 t/h，轉(zhuǎn)速4 505 r/m in，出口壓力18.75 MPa，電泵軸承溫度52/48 ℃，推力瓦溫度67/54 ℃，工作油油溫80 ℃，勺管開度56 %。

第2天23:25，1號機(jī)組負(fù)荷190 MW，關(guān)閉1B電泵再循環(huán)，停運(yùn)1Cb電泵，1B電泵正常投運(yùn)。

3 事件原因分析

查閱檢修記錄：機(jī)組2005年投產(chǎn)后，該公司一直未對1B電動(dòng)給水泵液力偶合器呼吸器濾網(wǎng)進(jìn)行更換和清理。液力偶合器部分幾何尺寸：主動(dòng)齒輪半徑425 mm，主動(dòng)齒輪軸中心距離高油位刻度425 mm，距離中油位刻度485 mm，距離低油位刻度535 mm。2014-08-07T23:02，1號機(jī)組按照調(diào)度要求停機(jī)備用；2014-08-27T13:58，機(jī)組啟動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，液力偶合器油箱油位處于中刻度線。

造成液力偶合器呼吸器噴油的原因：呼吸器濾網(wǎng)變臟，停機(jī)備用時(shí)間長，造成臟物干燥板結(jié)，影響運(yùn)行油煙的排出；隨著時(shí)間積累，液力偶合器油箱內(nèi)產(chǎn)生微正壓，但固定濾網(wǎng)室罩的螺母未安裝，壓力增大到一定值后導(dǎo)致液力偶合器呼吸器噴油。

(1) 試驗(yàn)現(xiàn)象：將呼吸器濾網(wǎng)在油中浸泡幾分鐘，手工加壓到0.05 MPa時(shí)，呼吸器罩被頂開。這證明當(dāng)時(shí)油箱產(chǎn)生了微正壓，呼吸器罩被頂開時(shí)，油箱內(nèi)部壓力得到釋放，造成噴油現(xiàn)象。

(2) 實(shí)際現(xiàn)象：由于呼吸不暢，油箱內(nèi)泡沫增加，在微正壓作用下，油箱油位出現(xiàn)虛假上漲，變速齒輪局部帶油，導(dǎo)致電流大幅度上升，嚴(yán)重超過額定電流611 A，但未達(dá)到電動(dòng)機(jī)保護(hù)動(dòng)作值。

(3) 隨著運(yùn)行時(shí)間變長，油箱內(nèi)的微正壓不斷上升，各軸承回油不暢通，造成各支持軸承溫度和推力軸承溫度緩慢上升。2014-08-28T11:20，主油泵推力軸承溫度在10 m in內(nèi)從74 ℃升至76.5 ℃，此后溫度快速上升，這是因?yàn)辇X輪帶油造成輸入功率增大(電流481.7 A升至787.5 A)。

(4) 2014-08-28T11:35，液力偶合器輸入功率增大引起油溫快速上升，泡沫增加；液力偶合器呼吸器噴油造成油箱內(nèi)壓力失衡，引起油位動(dòng)蕩，導(dǎo)致電泵潤滑油出口濾網(wǎng)差壓高值報(bào)警(大于0.06 MPa)，推力軸承供油量不足，引起“推力軸承溫度高”掉閘，潤滑油壓低Ⅰ值觸動(dòng)，油壓低Ⅱ值30 s后觸動(dòng)。

4 防范對策及措施

(1) 定期切換油系統(tǒng)對濾網(wǎng)進(jìn)行清理和更換，保證油系統(tǒng)工作正常；清理偶合器油箱、清洗工作潤滑冷油器。

(2) 加強(qiáng)油系統(tǒng)濾油，保證潤滑油品質(zhì)。

(3) 保持油箱油位在中刻度以下。若有條件，將油箱油位遠(yuǎn)傳到DCS監(jiān)控。目前，采用就地油箱上使用玻璃管液位計(jì)觀測油箱油位。

(4) 遇到檢修機(jī)會(huì)，應(yīng)重點(diǎn)檢查下列部位：

① 檢查液力偶合器供、排油腔體與渦輪密封瓦間隙，供、排油腔體與旋轉(zhuǎn)腔間隙，以及偶合器內(nèi)部各連接鎖母法蘭有無泄漏點(diǎn)；

② 檢查測量偶合器各部間隙，如偶合器渦輪處Φ75徑向推力軸承與Φ80徑向推力軸承磨損、脫胎情況；

③ 解體檢查油泵主從齒輪磨損、葉輪與軸鍵槽處連接。

5 結(jié)束語

通過對液力偶合器在噴油期間參數(shù)變化的分析，查找引起液力偶合器噴油的原因，提出今后的防范措施，提高了電動(dòng)給水泵組運(yùn)行的可靠性，對同行解決類似問題有一定的借鑒作用。

1 李增玉，楊 廣，宋立平．給水泵液力偶合器在工作中的問題分析[J]．中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011，31(6)：132-134.

2 李增富．300 MW機(jī)組電動(dòng)給水泵液力偶合器工作油溫偏高原因分析及處理[J]．機(jī)械，2004，31(增刊)：155-156.