汽前泵推力軸承溫度高原因分析及處理措施

摘要：2015年5月31日，某廠在#3機啟動過程中，發(fā)生了3A汽前泵推力軸承回油溫度高，最終導(dǎo)致非工作面推力瓦塊由于溫度高而燒毀。通過解體檢查，數(shù)據(jù)比對，排除了因泵造成推力瓦塊燒毀的問題，通過原因分析，采取有效措施，保障了機組安全可靠、長周期的穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：汽前泵；推力軸承；推力間隙；齒輪油泵；溫度高 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK26 文章編號：1009-2374（2017）06-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.040

1 系統(tǒng)概況

機組安裝兩臺特性曲線完全相同的汽前泵，汽前泵與汽動給水泵串聯(lián)運行，最小流量工況點到最大工況點下連續(xù)運行時，都能保證汽動給水泵不發(fā)生汽蝕。當負荷變化，前置泵的揚程大于汽動給水泵所需的必須汽蝕余量，它在小流量工況下的附加汽化壓頭能有效地防止給水泵的汽蝕。兩臺汽前泵進口管分別安裝有濾網(wǎng)裝置。

2 事件經(jīng)過

2015年5月31日21時40分，機組啟動過程中，汽前泵在啟動后推力軸承回油溫度（該泵推力軸承溫度測點是測量回油溫度）快速上升到跳泵溫度85℃，判斷推力軸承損壞，解體后檢查發(fā)現(xiàn)外側(cè)推力軸承燒毀。6月1日4時，在更換新推力軸承后再次啟動該泵，運行13秒后，由于推力軸承溫度高再次跳泵。6月1日白班對該泵推力軸承、齒輪油泵進行解體、檢查后，晚20點開啟該泵，推力軸承溫度上升到80℃，手動打閘，汽前泵停運。檢查發(fā)現(xiàn)油泵油箱冷卻水進水溫度高達46℃，再次解體檢查推力軸承非工作面瓦燒毀。通過二次解體檢查，分析有以下八種可能：（1）再循環(huán)閥因機械故障，未達到全開位置造成節(jié)流；（2）汽前泵進口濾網(wǎng)堵塞；（3）齒輪油泵齒隙過大，造成供油不足；（4）汽前泵小油箱回油不暢；（5）工作油冷卻水盤管堵塞及閉式冷卻水濾網(wǎng)臟；（6）汽前泵與電機聯(lián)軸器短節(jié)間距尺寸超標（標準：245.5±0.50mm）；聯(lián)軸器疊片受損，當泵發(fā)生軸向偏移時疊片，疊片不能部分伸長和壓縮產(chǎn)生皺狀變形來滿足汽前泵運行工況的變化；（7）推力間隙靠近標準下限（標準：0.35～0.38mm）；（8）八塊推力瓦塊厚薄不均。

對再循環(huán)閥進行解體檢查未發(fā)現(xiàn)機械故障，汽前泵進口濾網(wǎng)檢查沒有堵塞。齒輪油泵解體檢查，主動齒輪和從動齒輪軸徑?jīng)]有磨損現(xiàn)象，涂紅丹粉檢查齒輪接觸率在75%以上，用壓鉛絲法檢查齒隙在合格范圍內(nèi)，通過上述檢查未發(fā)現(xiàn)齒輪油泵有異?，F(xiàn)象，手動試驗出油量沒有從倉庫領(lǐng)出人的小油泵出油量大，決定安裝新油泵。拆開工作油冷卻器，對冷卻器盤管及進出口油管道用雜項氣沖管，檢查沒有堵塞。清理閉式水濾網(wǎng)，脫開汽前泵與電機聯(lián)軸器短節(jié)，檢查聯(lián)軸器疊片完好無損傷，測量二聯(lián)軸器間距為245.6mm在標準范圍內(nèi)。復(fù)測推力間隙0.36mm，更換非工作面推力瓦，在劃線平臺上測量瓦塊厚度相差0.02mm內(nèi)，在平臺上用紅丹粉檢查瓦塊接觸率達到75%。瓦塊安裝到推力腔室內(nèi)，用深度尺檢測安裝位置誤差在0.05mm。調(diào)整推力間隙（由于解體時分析推力間隙靠近標準下線），經(jīng)討論決定將推力間隙調(diào)到0.42mm。加入新油，再次試泵，推力軸承溫度迅速上升至62℃，回油管溫度47℃。運行人員停泵。

3 原因分析

對以上可能原因的排除、試泵，沒有找出問題所在。二次對該泵油系統(tǒng)和推力軸承的檢查，也未解決問題。原汽前泵軸承采用滾動軸承支撐泵轉(zhuǎn)子，自由端二只軸承是背靠背安裝，在泵運行過程中出現(xiàn)軸承溫度偏高，特別是夏季環(huán)境溫度高，汽前泵自由端軸承燒毀時有發(fā)生。給機組安全運行和設(shè)備維護都帶來不利影響，經(jīng)論證，于2013年3月該泵整體換型，采用沈陽三科水力機械制造有限公司生產(chǎn)的QGP400/300型汽動前置泵，該泵是單級雙吸，臥式渦殼式水泵。兩個徑向滑動軸承支撐泵軸，軸瓦用壓環(huán)固定在軸承體上，軸承潤滑由甩油環(huán)供給。推力軸承為滑動軸承，位于泵自由端，可以從兩個方向接受軸向推力，同時也使轉(zhuǎn)子軸向固定，軸承潤滑由自帶油泵強制潤滑。軸承最大允許溫度70℃報警，85℃跳泵。從運行兩年多的效果看，從未出現(xiàn)徑向軸承和推力軸承溫度高的現(xiàn)象。但每次啟動初始階段，小流量運行時，兩臺汽前泵均會出現(xiàn)軸竄現(xiàn)象。因此只能從推力軸承結(jié)構(gòu)和運行工況來分析可能存在以下方面的可能原因：

3.1 從推力軸承結(jié)構(gòu)上分析

推力軸承是由推力盤、扇形推力瓦、推力瓦座組成，推力間隙是通過鎖螺母前的調(diào)整墊圈調(diào)整。能承受平衡裝置沒有平衡的剩余的軸向推力，推力瓦又分為工作面和非工作面推力軸瓦。運行時，推力是通過潤滑油膜的作用在扇形推力瓦上，轉(zhuǎn)子的軸向推力是經(jīng)過推力盤傳遞給推力瓦塊。推力軸承的潤滑是通過小齒輪油泵供油，是強制油潤滑。汽前泵運行時，帶動齒輪油泵運行，潤滑油通過進油管進入推力盤和推力瓦之間的二側(cè)空隙，流經(jīng)工作面和非工作面推力瓦，再通過推力軸承腔室下部回油管進入工作油冷卻器。非工作面推力瓦塊只是承擔偶然發(fā)生的反作用力，經(jīng)常受力的是工作面?zhèn)鹊耐屏ν邏K。從燒毀的推力瓦塊上分析，非工作面八塊扇形推力瓦瞬間承受了巨大的作用力，如圖1所示：

3.2 從汽前泵運行工況分析

當汽前泵啟動初始階段，汽動給水泵此時沒有沖轉(zhuǎn)，汽前泵小流量運行，轉(zhuǎn)子勢必向高壓端移動，同時從運行工況分析，初始流量130m3/h隨后兩分鐘后運行監(jiān)測122m3/h。在此曲線工況下運行，非工作面推力瓦塊不能承擔瞬間巨大的反作用力致使推力瓦塊燒毀。

3.3 從軸竄量分析

從軸竄量分析有兩種可能：（1）在運行過程中由于非驅(qū)動端軸套并帽松動，造成軸竄量大于推力間隙，從而使作用力始終指向非工作面推力瓦塊，造成非工作面瓦塊燒毀；（2）葉輪密封環(huán)因汽蝕或水流沖刷使固定銷釘失效，造成葉輪密封環(huán)脫落（上次檢修中發(fā)現(xiàn)三顆葉輪密封環(huán)固定銷釘有二顆被沖刷脫落）。在運行過程中致使轉(zhuǎn)子向高壓側(cè)移動。

通過上述原因分析，決定對該泵進行全面解體檢查。隨著解體的逐步深入，未發(fā)現(xiàn)自由端軸套并帽有松動跡象。復(fù)測總竄、分中等數(shù)據(jù)與上一次檢修數(shù)據(jù)比對。數(shù)據(jù)值未出現(xiàn)偏差。頂出泵端蓋后檢查葉輪密封環(huán)固定銷釘固定完好無松動。葉輪密封環(huán)與葉輪沒有磨損痕跡。通過全面解體檢查排除了因泵造成推力瓦塊燒毀的問題。

4 處理措施

從汽前泵運行工況分析，當汽前泵啟動初始階段，汽動給水泵此時沒有沖轉(zhuǎn)，汽前泵小流量運行（再循環(huán)管徑80），流量在122～150m3/h之間，此運行工況下轉(zhuǎn)子勢必向高壓側(cè)移動。從泵最小流量時間考量，為了縮短汽動給水泵沖轉(zhuǎn)時間和汽前泵在小流量工況下的運行時間。同時也為了進一步消除齒輪油泵供油不穩(wěn)定的擔憂，在齒輪油泵出口三通位置將原有的油壓表盤管拆開，在三通直管段加裝球閥和壓力表便于觀察油泵工作狀態(tài)。在開啟汽前泵同時汽動給水泵沖轉(zhuǎn)投盤車620r/min。當汽動給水泵沖至1000r/min，推力軸承溫度48℃，流量122m3/h。汽動給水泵沖至1500r/min，推力軸承溫度51℃。給水泵沖至2000r/min，推力軸承溫度52.7℃。給水泵沖至3000r/min，推力軸承溫度53.3℃。給水泵沖至3100r/min，汽前泵出口流量300m3/h。推力軸承溫度開始出現(xiàn)下降趨勢。隨著汽動給水泵轉(zhuǎn)速的升高，推力軸承溫度降至45.3℃。從汽前泵開啟至汽動給水泵轉(zhuǎn)速3100r/min，齒輪油泵油壓表始終維持在0.008MPa。

5 提出改進措施

雖然處理了汽前泵在啟動初始階段非工作面推力瓦溫度高的問題，但為了汽動給水泵組的安全運行，應(yīng)從給水系統(tǒng)運行工況以及汽前泵在小流量工況下的附加汽化壓頭有效地防止汽動給水泵的汽蝕考量。（1）論證在小流量工況下，重新設(shè)計安裝汽前泵的再循環(huán)管道；（2）從推力軸承結(jié)構(gòu)上分析、論證，適當增大推力軸承腔室和推力盤直徑。

6 預(yù)防措施

為了汽前泵安全、穩(wěn)定運行，檢修維護人員加強設(shè)巡檢工作和運行參數(shù)采集分析，做好預(yù)防措施：（1）加強對汽前泵進口濾網(wǎng)前后壓差表數(shù)據(jù)分析、比對；（2）加強對齒輪油泵的油壓、進出油管溫度進行觀察和記錄；（3）對工作油冷卻器進、回水管流量計觀察；（4）加強對推力軸承腔室回油溫度的監(jiān)測。

7 結(jié)語

通過對汽前泵的全面解體檢查和原因分析，處理了汽前泵啟動初始階段推力軸承瓦溫高的問題。但為了汽前泵安全可靠、長周期的穩(wěn)定運行，還要對汽前泵進行觀察和參數(shù)的記錄分析，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時采取措施加以

處理。

參考文獻

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作者簡介：李軍（1968-），男，安徽淮南人，中國電力淮南平圩發(fā)電有限責(zé)任公司技師。

（責(zé)任編輯：蔣建華）