發(fā)電機(jī)組潤滑油泵故障分析及處理

劉養(yǎng)浩

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江362251）

發(fā)電機(jī)組潤滑油泵故障分析及處理

劉養(yǎng)浩

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江362251）

通過對(duì)9FA燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組潤滑油泵故障現(xiàn)象的分析，指出安裝、調(diào)試中對(duì)油系統(tǒng)的改進(jìn)，導(dǎo)致油系統(tǒng)管路特性偏離設(shè)計(jì)值，是造成油泵軸承失效損壞的原因。采取相應(yīng)改進(jìn)措施后，運(yùn)行驗(yàn)證情況良好。

燃?xì)廨啓C(jī)；交流潤滑油泵；軸承故障

0 前言

某燃?xì)怆姀S一期4×350 MW單軸燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)型號(hào)PG9351FA，汽輪機(jī)為D10優(yōu)化型三壓、再熱、雙缸下排汽，發(fā)電機(jī)采用靜態(tài)勵(lì)磁，全氫冷卻方式。余熱鍋爐采用三壓再熱、自然循環(huán)、臥式布置，美國NOOTER/ERIKSEN公司提供技術(shù)支持。

4臺(tái)機(jī)組的潤滑油系統(tǒng)由美國GE公司設(shè)計(jì)，主要由油箱、2臺(tái)交流潤滑油泵、1臺(tái)直流油泵、1臺(tái)直流密封油泵、冷油器和油煙風(fēng)機(jī)等部件組成，承擔(dān)燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的8個(gè)支持軸承的冷卻、潤滑工作。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，2臺(tái)主輔交流油泵互為備用，直流油泵作為異常情況下安全停機(jī)時(shí)使用，直流密封油泵單獨(dú)用于發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)的密封供油。由于潤滑油系統(tǒng)和密封油系統(tǒng)公用1只油箱，且供、回油系統(tǒng)有許多共用部分，潤滑油系統(tǒng)故障也會(huì)造成密封油系統(tǒng)停運(yùn)，發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)就要排氫。對(duì)于每天啟停的機(jī)組，潤滑油系統(tǒng)故障會(huì)嚴(yán)重地影響整個(gè)機(jī)組的安全、可靠運(yùn)行。交流潤滑油泵如果失去備用，機(jī)組就不能在第二天正常啟動(dòng)，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)在役設(shè)備故障，機(jī)組將被迫停機(jī)。

4臺(tái)機(jī)組的交流潤滑油泵是德國allweiler泵，屬單級(jí)液下長軸離心泵，泵軸上的軸承均采用單列向心深溝球軸承，泵的軸向推力由電機(jī)的下軸承承擔(dān)，電機(jī)與泵力的功率傳遞通過安裝在聯(lián)軸器上的彈性墊塊實(shí)現(xiàn)。

1 故障現(xiàn)象

（1）1號(hào)機(jī)組試運(yùn)期間，潤滑油泵A電流大，泵的上軸承溫度達(dá)120℃，軸端運(yùn)行異常并冒煙。

（2）2號(hào)機(jī)組試運(yùn)行時(shí)，潤滑油泵A啟動(dòng)后運(yùn)行不到30 s，電機(jī)下軸承溫度高、電機(jī)電流明顯增大、軸端運(yùn)行發(fā)出異聲并冒煙。

（3）1號(hào)機(jī)組輔助潤滑油B泵體上軸承溫度高達(dá)110℃、運(yùn)行中發(fā)出異聲并損壞。

（4）1機(jī)組潤滑油B泵電機(jī)下軸承轉(zhuǎn)動(dòng)異常、電流明顯增大而損壞。

圖1 泵上軸承損壞

2 原因分析

（1）上軸承。解體泵組檢查發(fā)現(xiàn)，泵的損壞主要是上軸承高溫?zé)龎模▓D1），軸承卡簧脫離卡槽，軸承壓蓋移位，泵軸下竄，軸承保持架損壞。泵體上軸承失效是由于潤滑脂干涸，軸承在高溫狀態(tài)下潤滑條件惡化、滾珠磨損加劇，同時(shí)滾珠擠壓造成了軸承的保持架損壞，判斷造成軸承卡簧脫離卡槽的原因是滾珠擠壓或泵軸實(shí)際軸向推力過大。

（2）下軸承。解體檢查電機(jī)下軸承發(fā)現(xiàn)潤滑脂充足，但滾珠磨損嚴(yán)重（圖2），判斷是軸向推力過大造成，因?yàn)殡姍C(jī)下軸承承擔(dān)著電機(jī)和泵組總軸向推力的疊加作用，當(dāng)泵組向下軸向推力超出軸承的許可承載能力時(shí)，會(huì)加劇滾珠磨損，滾珠損壞后會(huì)使軸承架損壞導(dǎo)致軸承失效。

（3）聯(lián)軸器。檢查電機(jī)與泵體的聯(lián)軸器彈性墊塊，發(fā)現(xiàn)有聯(lián)軸器爪撞擊的印痕（圖3），分析認(rèn)為從廠家供應(yīng)的模塊中，泵和電機(jī)為一體化安裝，就位后需要對(duì)泵和電機(jī)重新找中，但現(xiàn)場的起吊設(shè)施簡陋，環(huán)境照明不足，在組裝中電機(jī)對(duì)輪撞擊聯(lián)軸器彈性圈造成變形。

3 失效機(jī)理及改進(jìn)措施

3.1 失效機(jī)理

（1）特性曲線。將油泵、油管路、油箱、各種軸承、密封瓦及管路作為一個(gè)體系來看，可以簡化為油泵特性和管路系統(tǒng)特性兩類，如圖4所示。在機(jī)組設(shè)計(jì)階段，油泵的工作點(diǎn)為A點(diǎn)，但經(jīng)過安裝、調(diào)試和油系統(tǒng)改進(jìn)后，油管路系統(tǒng)的特性曲線上移，油泵工作點(diǎn)由A點(diǎn)移至B點(diǎn)，使油泵出口壓力升高，葉輪向下的軸向推力增大，油泵向下的軸向推力也增加，但因油泵與電機(jī)的軸向力傳遞由彈性圈完成，在整個(gè)油泵啟停周期中，軸向力并不是100%傳遞，使油泵上軸承承受了較大的向下軸向推力，加劇了軸承的損壞，同時(shí)使電機(jī)下軸承的軸向推力增加，導(dǎo)致磨損增加、壽命縮短。

圖2 電機(jī)下軸承損壞

圖3 聯(lián)軸器彈性圈變形

（2）影響管路特性曲線的因素。①為加快油循環(huán)、縮短系統(tǒng)調(diào)試的時(shí)間，在各臺(tái)機(jī)組的油系統(tǒng)管路上加裝了臨時(shí)濾網(wǎng)裝置，168 h試運(yùn)后該裝置除濾網(wǎng)拆除外一直存留，使管路阻力系數(shù)增加。②機(jī)組調(diào)試期間，1#，3#軸承出現(xiàn)較大振動(dòng)，其中1X的最大峰—峰值接近跳機(jī)值（0.225 mm），為降低的振動(dòng)，將各軸承的進(jìn)油油壓降到許可范圍內(nèi)的較低值，同時(shí)將1#，3#支持軸承的頂部間隙在許可條件下進(jìn)行了有限的縮小，也使管路阻力系數(shù)增加。③機(jī)組商業(yè)運(yùn)行期間，曾出現(xiàn)過4#，5#，6#瓦振動(dòng)增大的情況，5#瓦還出現(xiàn)過油膜振蕩問題，為此縮小了各瓦的頂部間隙，也會(huì)使管路阻力系數(shù)微增加。

圖4 油泵特性與管路特性曲線示意

3.2 改進(jìn)措施

（1）改換電機(jī)和泵的潤滑脂品牌和型號(hào)，采取耐高溫的潤滑脂，如選擇SKF的LGHP2潤滑脂，能夠在150℃的高溫條件下正常運(yùn)行，并定期對(duì)各軸承進(jìn)行加油脂維護(hù)。

（2）在泵體上軸承下原有的密封槽上加裝油氈，防止?jié)櫥魇А?/p>

（3）更換泵體上軸承的品牌和型號(hào)（單列深溝球軸承6314C3），采用SKF公司的單列角接觸軸承（7314BECBM），并保持新軸承外部尺寸與原軸承尺寸一致，軸承本身能承受一定的向下軸向推力，可減小電機(jī)下軸承承受的向下軸向推力負(fù)載。

（4）盡量避免現(xiàn)場拆卸電機(jī)，如必須拆除時(shí)，應(yīng)仔細(xì)安裝、找中心，同時(shí)改善工作環(huán)境，如有足夠的操作空間、維護(hù)良好的起吊設(shè)施和充足照度的照明等，確保電機(jī)與泵體對(duì)中良好，對(duì)輪彈性墊處于良好狀態(tài)。

4 改進(jìn)效果

改進(jìn)后，機(jī)組運(yùn)行時(shí)實(shí)測(cè)電機(jī)下軸承溫度87℃，泵體上軸承的實(shí)測(cè)溫度56℃。一周后再次實(shí)測(cè)，電機(jī)下軸承溫度78℃，泵下軸承64℃，且泵組的振動(dòng)、噪聲和電機(jī)電流均無異常變化。將此改進(jìn)措施全面推廣至其余3臺(tái)機(jī)組，4臺(tái)機(jī)組全部實(shí)施改進(jìn)后運(yùn)行5年期間，各交流潤滑油泵和電機(jī)的運(yùn)行正常。

〔編輯李波〕

TK263.8+6

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.22