電動給水泵液力偶合器呼吸器噴油原因分析

閆福岐

(山西兆光發電有限責任公司，山西 霍州 031400)

0 概述

某發電公司一期工程裝機容量為2×300 MW，是亞臨界直接空冷燃煤發電機組，配套3臺50 %容量上海電力修造總廠有限公司生產的DG600-240M型電動給水泵，轉速由VOITH公司生產的R17K-2E型液力偶合器調節。

1 液力偶合器結構和工作原理

1.1 液力偶合器結構

R17K-2E型液力偶合器包含1臺主油泵和1臺電動輔助油泵。主油泵為齒輪泵，由輸入軸上的1對增速齒輪驅動，該泵同時供偶合器工作用油和系統潤滑用油，給水泵啟停時，由電動輔助齒輪油泵供油。工作油、潤滑油管路合并布置在同一個箱體中，潤滑油系統除了供給偶合器潤滑以外，還供給水泵、電動機、前置泵的軸承潤滑油，油箱位于箱體下部。偶合器與電機、偶合器與給水泵之間的動力傳遞由撓性聯軸器來完成；偶合器的泵輪軸、渦輪軸間的動力傳遞由工作油傳遞。偶合器的調速系統根據電動執行機構傳輸的信號，通過扇形齒輪軸帶動齒輪條傳動，使勺管在工作腔內移動。

1.2 液力偶合器工作原理

液力偶合器在工作狀態下充滿工作油。當驅動軸帶動泵輪轉動時，因離心力作用，泵輪流道中的工作油沿徑向流道從泵輪內側(進口)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，沖入渦輪的進口徑向流道，沿著流道推動渦輪，使其隨泵輪作同向旋轉，驅動被動軸帶動電泵主泵工作。在渦輪流道中，工作油從外緣(進口)流向內側(出口)時減壓減速，在出口處以徑向相對速度與渦輪出口圓周速度組成合速，沖入泵輪的進口徑向流道，重新在泵輪中獲取能量。如此周而復始，構成工作油在泵輪和渦輪兩者間的循環流動。在這種循環中，泵輪將輸入的機械功轉換為工作油的動能和勢能，渦輪再將工作油的動能和勢能轉換為輸出的機械功，實現電動機到水泵的動力傳遞。驅動軸由電動機經升速齒輪驅動，轉速恒定，被動軸轉速由調速勺管在被動葉輪室內徑向移動，通過改變被動葉輪室內的泄油量來調整葉輪傳遞扭矩，達到調速目的。

1.3 工作過程

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

2 事件發生經過及處理

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差壓高值報警(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電泵運行中因“推力瓦溫度95/96 ℃”跳閘，此時運行參數：電流706 A，給水流量518 t/h，轉速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電泵跳閘時觸發“RB”聯掉1C磨煤機，聯啟1Cb電泵；同時1B電泵潤滑油“低油壓Ⅰ值(0.1 MPa)、Ⅱ值(0.08 MPa)”報警，輔助油泵聯啟；1號機組負荷由280 MW降至186 MW，退出機組AGC運行方式。現場檢查發現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掉落在地面上，輔助油泵運行正常。

11:44，輔助油泵停機，恢復液力偶合器排氣孔的孔蓋和濾網。檢查電泵液偶易熔塞正常；檢查潤滑油在線濾網略臟，備用濾網微臟。更換潤滑油濾網時發現尺寸不符，清洗潤滑油濾網和濾網室，將潤滑油備用濾網和在線濾網對調安裝。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，油壓0.12 MPa，低油壓報警信號仍存在(未復歸1B電泵低油壓報警信號，因此信號未消失)。

第2天16:36，1B電泵試轉正常。試運參數：潤滑油壓0.14 MPa，工作油壓0.22 MPa，電流322 A，流量234 t/h，轉速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號機組負荷190 MW，關閉1B電泵再循環，停運1Cb電泵，1B電泵正常投運。

3 事件原因分析

查閱檢修記錄：機組2005年投產后，該公司一直未對1B電動給水泵液力偶合器呼吸器濾網進行更換和清理。液力偶合器部分幾何尺寸：主動齒輪半徑425 mm，主動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號機組按照調度要求停機備用；2014-08-27T13:58，機組啟動恢復運行，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：呼吸器濾網變臟，停機備用時間長，造成臟物干燥板結，影響運行油煙的排出；隨著時間積累，液力偶合器油箱內產生微正壓，但固定濾網室罩的螺母未安裝，壓力增大到一定值后導致液力偶合器呼吸器噴油。

(1) 試驗現象：將呼吸器濾網在油中浸泡幾分鐘，手工加壓到0.05 MPa時，呼吸器罩被頂開。這證明當時油箱產生了微正壓，呼吸器罩被頂開時，油箱內部壓力得到釋放，造成噴油現象。

(2) 實際現象：由于呼吸不暢，油箱內泡沫增加，在微正壓作用下，油箱油位出現虛假上漲，變速齒輪局部帶油，導致電流大幅度上升，嚴重超過額定電流611 A，但未達到電動機保護動作值。

(3) 隨著運行時間變長，油箱內的微正壓不斷上升，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內從74 ℃升至76.5 ℃，此后溫度快速上升，這是因為齒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壓力失衡，引起油位動蕩，導致電泵潤滑油出口濾網差壓高值報警(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，油壓低Ⅱ值30 s后觸動。

4 防范對策及措施

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

(2) 加強油系統濾油，保證潤滑油品質。

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

(4) 遇到檢修機會，應重點檢查下列部位：

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

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 結束語

通過對液力偶合器在噴油期間參數變化的分析，查找引起液力偶合器噴油的原因，提出今后的防范措施，提高了電動給水泵組運行的可靠性，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]．中國石油和化工標準與質量，2011，31(6)：132-134.

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