液力偶合器勺管開度不一致故障分析及處理

潘鐸　王玉彬　孟維民　付勇

摘要： 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，為了滿足電網(wǎng)調(diào)峰及電廠的經(jīng)濟運行的需要，越來越多的電廠采用液力偶合器作為主給水泵的調(diào)速裝置。本文針對R16K5 50型液力偶合器在運行中出現(xiàn)的故障，從液力偶合器的工作原理、設備構造等方面進行分析、判斷異常產(chǎn)生的原因、并提出解決方法。

1.緒論

1.1引言

在電廠中，給水泵組既是汽水循環(huán)系統(tǒng)的心臟，又是常規(guī)島中耗電最多的設備。由于機組調(diào)峰的需要，無論從經(jīng)濟性還是適應變壓運行的角度考慮，大多數(shù)給水泵組均采用了液力偶合器以適應給水泵的運行要求。

2.液力偶合器工作原理

液力偶合器采用集裝式箱體結構，將偶合器的主體部分和一對增速齒輪，工作油、潤滑油油管路合并在一個箱體中，箱體的下部作為油箱，使得箱體和油箱組成一個緊湊的整體。外部為一個整體罩殼，保證密封嚴密。液力偶合器工作油在工作油泵的驅(qū)動下，與冷油器出口的工作油匯合后經(jīng)過控制閥進入泵輪與渦輪構成的腔室，形成環(huán)流，在泵輪與內(nèi)套構成的腔室內(nèi)，部分環(huán)流的工作油經(jīng)過勺管形成回油進入冷油器，經(jīng)冷油器冷卻的工作油從出口開始一個新的循環(huán)。由于工作油在泵輪與渦輪、泵輪與內(nèi)套的兩個腔室內(nèi)不斷環(huán)流，會摩擦發(fā)熱，為避免油的汽化和葉輪的溫升影響耦合器的安全運行，需使用冷油器冷卻工作油。液力偶合器主要部件為調(diào)速偶合器，主要由泵輪、渦輪和旋轉(zhuǎn)內(nèi)套組成。泵輪的轉(zhuǎn)軸是主動軸，它是由電機經(jīng)增速齒輪升速后傳動，所以泵輪的轉(zhuǎn)軸是轉(zhuǎn)速固定的高速軸，它的轉(zhuǎn)速代表著給水泵理論上可能達到的最高轉(zhuǎn)速。渦輪的轉(zhuǎn)軸是從動軸，它是由泵輪出口的工作油以一定的油壓沖動渦輪旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動連接在從動軸上的給水泵轉(zhuǎn)子。

3.液力偶合器勺管開度不一致故障分析和處理

在一次大修后啟機階段，發(fā)現(xiàn)運行中的一臺液力偶合器開始出現(xiàn)調(diào)速異?，F(xiàn)象，也就是其運行時勺管開度比其他正常運行的偶合器偏大約1%左右，雖然問題較小，但長期運行還是會對機組運行帶來未知影響。所以無論從經(jīng)濟角度還是安全角度出發(fā)，都必須盡快處理液力偶合器調(diào)速異常問題。

根據(jù)液力偶合器調(diào)速異常情況和幾次對液力偶合器檢查處理所取得的經(jīng)驗，同時對照同類型其他運行正常的液力偶合器參數(shù)，著重對液力偶合器運行現(xiàn)象、參數(shù)進行了認真的分析和對比，發(fā)現(xiàn)該臺液力偶合器存在著以下不同之處和異?，F(xiàn)象：

（1）運行時油質(zhì)較差。通過油箱油位計觀察窗，發(fā)現(xiàn)該偶合器油含泡沫較多，運行時油箱底部放水較多，油溫也較其他偶合器高5～10 0C，油質(zhì)有乳化的趨勢。

（2）在機組相同負荷時，保持相同給水量，再循環(huán)閥、備用給水泵出口單向閥均正常，但工作油壓變化不大。

通過比較分析，并結合液力偶合器調(diào)速工作原理，我們認為調(diào)速異常的主要原因是偶合器傳遞轉(zhuǎn)矩能力減小，液力損失增大所致，結合上述現(xiàn)象，分析認為可能存在工作介質(zhì)特性變化，工作油系統(tǒng)泄漏等問題，因此著重從保證油質(zhì)，查找泄漏點兩個方面對液力偶合器進行了檢查和處理。

由于R16K550型液力偶合器使用的ESS0NItT0 H32號潤滑油同時作為各轉(zhuǎn)動部件潤滑用油，油乳化后會使?jié)櫥偷酿じ叫宰儾睿褂蛯δΣ撩娴母街Σ粔?，油膜容易破壞，易產(chǎn)生接觸面干摩擦導致軸瓦振動或損壞，因此油中含水會給設備的安全運行帶來極大的危害。鑒于以上的分析，保證油質(zhì)正常是十分必要的，所以在偶合器運行中應控制油中水分、泡沫量和油箱油溫。我們具體做了以下幾方面保證油質(zhì)的工作：

（a）大修時對偶合器進行濾油，以減少油中含水量。因為液力偶合器和調(diào)速給水泵組的潤滑用油統(tǒng)一由偶合器給油泵供給，而前置泵機械密封、給水泵軸封等都不可避免的存在著漏水問題，必然導致偶合器油中水分的增加，因此定期對偶合器油箱進行濾油，在脫水的同時也去除了油中雜質(zhì)，使油質(zhì)符合要求。

（b）通過調(diào)節(jié)工作油調(diào)節(jié)閥增大工作油流量，減小工作油溫度來減少油中泡。

（3）工作油系統(tǒng)泄漏分析和處理

液力偶合器調(diào)速是通過調(diào)節(jié)工作腔室內(nèi)充油量的多少來實現(xiàn)的，因此，不同的充油量對應著不同轉(zhuǎn)速。偶合器工作時通過勺管在徑向不同位置來實現(xiàn)油量調(diào)節(jié)，對應于勺管徑向移動的每一個位置，工作腔室均可得到一個相應的不同充油量。根據(jù)偶合器的部分充液特性，當工作油系統(tǒng)存在泄漏時，必將會影響到偶合器的調(diào)速性能。經(jīng)過分析，工作油系統(tǒng)泄漏有四種可能，其對偶合器調(diào)速的影響不盡相同，具體分析如下：

（a）工作油管路泄漏，工作油漏入油箱。因為此時泄漏的工作油是經(jīng)過勺管的回油，不影響工作腔室內(nèi)充油量，因此不影響勺管的調(diào)速性能，對應于同一個勺管位置，渦輪轉(zhuǎn)速沒有變化，但由于高溫的工作油沒有經(jīng)過冷卻器就進入了油箱，因此，油箱中油溫將顯著上升，同時工作油壓將有所下降。

（b）由控制閥來的油沒有全部進入泵、渦輪內(nèi)，部分泄漏直接進入旋轉(zhuǎn)外殼。此時，旋轉(zhuǎn)外殼腔室內(nèi)充油量雖然不變，但由于進入泵、渦輪內(nèi)工作腔室油量減少，渦輪輸出轉(zhuǎn)矩變小，對于同一個勺管位置，其轉(zhuǎn)速將下降。此時油溫和工作油壓均變化不大。

結合上述分析結果，我們認為原因二的可能性較大，所以在該臺液力偶合器解體大修工作中，我們進行了針對性的查找并發(fā)現(xiàn)其渦輪兩側支撐軸瓦尺寸超標，使輸出軸下沉，導致泵輪與渦輪在運行中不同心，使工作油泄漏增大。發(fā)現(xiàn)問題后，我們立即將軸瓦進行了更換并重新測量軸瓦間隙，保證其尺寸在正常范圍內(nèi)。經(jīng)過上述處理后，該臺液力偶合器在同等工況下，勺管開度與與其他偶合器逐漸一致，油溫較以前下降約5～C，整體工作趨勢良好。

參考文獻

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