一起汽輪機(jī)主油泵損壞的原因分析及處理

趙喜群

摘 要：結(jié)合一起汽輪機(jī)主油泵運行中燒損的事件，分析了主油泵燒損的原因和處理措施，供出現(xiàn)同類情況時參考。

關(guān)鍵詞：主油泵 齒形聯(lián)軸器 潤滑 原因分析 處理

中圖分類號：TK267 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（c）-0037-01

某熱電廠兩臺汽輪機(jī)組均為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的CC135-13.24/0.98/0.25型雙抽供熱機(jī)組，每臺機(jī)組在前軸箱內(nèi)配備一臺主油泵（Q=2800L/min，P=1.96MPa），靠齒形聯(lián)軸器與高中壓轉(zhuǎn)子主軸連接。

1 故障現(xiàn)象

8月6日15：33，#2機(jī)開始沖轉(zhuǎn)；16：10，機(jī)組3000rpm定速；17：05，機(jī)組并網(wǎng)；17：10，檢查發(fā)現(xiàn)#2機(jī)前箱有油煙，觀察前箱內(nèi)部爆燃后通過結(jié)合部向外噴油煙，大約30～40min爆燃一次，對系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，將前箱和#2瓦氣密式油擋供氣總門關(guān)閉；21：30以后觀察前箱爆燃頻率增加，有時大約15min爆燃一次；8月7日2：40，觀察#2機(jī)油系統(tǒng)主油泵出口壓力緩慢下降至 1.83MPa（啟機(jī)時1.93MPa），#1射油器出口油壓0.09MPa（對比#1機(jī)#1射油器出口壓力為0.22MPa），判斷#1射油器工作異常，由于主油泵和射油器運行中，暫無法檢查；9：00，#2機(jī)主油泵出口油壓降至1.7MPA，啟動#2機(jī)高壓啟動油泵；20：34，#2爐手動熄火，汽機(jī)快減負(fù)荷到零打閘停機(jī)。

解體檢查主油泵，發(fā)現(xiàn)主油泵葉輪、非工作面磨損嚴(yán)重，支持軸瓦傳動端磨損、鎢金融化，推力軸承非工作面鎢金融化、磨損，齒形聯(lián)軸器油泵側(cè)齒輪與支持軸瓦磨損嚴(yán)重、潤滑導(dǎo)油環(huán)磨損、汽缸側(cè)嚙合齒部分磨損，聯(lián)軸器內(nèi)油泥較多，主油泵泵殼磨損嚴(yán)重、密封環(huán)裂紋。（見圖1～圖3）

2 主油泵損壞的原因分析

2.1 主油泵的工作形式及系統(tǒng)

由于安裝工藝的限制，主油泵在找中心時不可能將誤差控制到零；并且機(jī)組在運行時特別是工況變化時高中壓轉(zhuǎn)子存在著較大的軸向熱膨脹；另外由于軸承工況變化狀態(tài)下存在一定的標(biāo)高變化且軸瓦油膜厚度及轉(zhuǎn)子工作重心也不是定值。綜上原因，主油泵轉(zhuǎn)子的聯(lián)軸器應(yīng)能容納部分軸向位移和徑向位移，而且當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生位移時，不能將該位移傳遞到主油泵轉(zhuǎn)子上。

本機(jī)組主油泵為雙吸離心泵，即進(jìn)油為雙側(cè)吸入。該類型泵通過密封環(huán)設(shè)計和出油設(shè)計使主油泵產(chǎn)生推向汽機(jī)轉(zhuǎn)子端的正推力，靠主油泵自由端安裝的推力瓦來平衡，在運行時主油泵轉(zhuǎn)子的推力盤應(yīng)緊貼主油泵推力瓦運行，工作狀態(tài)下的主油泵沒有軸向位移。

針對主油泵的工作形式和系統(tǒng)要求，本機(jī)組主油泵與高中壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器選用了齒形聯(lián)軸器。

此聯(lián)軸器分為左右兩部分，傳遞扭距方式為：主動軸—外齒套—內(nèi)齒圈—聯(lián)接螺栓—內(nèi)齒圈—從動軸。由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與主油泵軸無直接接觸，通過外齒套與內(nèi)齒圈來傳遞力矩，所以它允許相聯(lián)的兩軸間有一定的偏斜和軸向位移。也就是說可以使被聯(lián)接的兩軸端面中心存在有一定的偏差，同時也能夠較大幅度地吸收來自主動軸和主動軸之間的軸向位移。

2.2 造成主油泵損壞的主要原因

2.2.1 齒式聯(lián)軸器故障的表現(xiàn)及原因

（1）磨損。由于運行時汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子脹差隨工況在不斷變化，所以齒形聯(lián)軸器齒輪處在不停地軸向移動狀態(tài)，磨損是必然發(fā)生的；由于加工工藝有差別，聯(lián)軸器的齒不可能全部均勻的受力，特別對于加工工藝差點的，則會使部分齒受力過大，從而引起磨損；齒形聯(lián)軸器的齒面一般采用淬火或氮化處理以提高其表面硬度，增加其耐磨性，由于熱處理工藝不當(dāng)，使齒面硬度存在偏差時也會引起齒面的磨損；潤滑不良或失去潤滑，直接導(dǎo)致聯(lián)軸器的磨損。

（2）卡澀。磨損會造成卡澀；當(dāng)聯(lián)軸器潤滑效果不良或失去潤滑時，油泥的出現(xiàn)會卡澀；安裝偏差過大也會引起卡澀。

（3）抱死。當(dāng)卡澀現(xiàn)象及銹蝕嚴(yán)重到一定程度，主油泵轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子及聯(lián)軸器將咬合在一起，齒形聯(lián)軸器已變成剛性聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)子膨脹的變化將直接引起主油泵的損壞。

2.2.2 齒形聯(lián)軸器潤滑不良是該次事件的直接原因

由于齒形聯(lián)軸器潤滑不良，導(dǎo)致嚙合齒部分磨損和齒間積聚油泥從而卡澀，在汽輪機(jī)工況變化，特別是脹差變化較大時，齒形聯(lián)軸器不能自如地隨高中壓轉(zhuǎn)子膨脹收縮，導(dǎo)致主油泵轉(zhuǎn)子非工作面工作，從而形成部分的磨損。當(dāng)磨損到一定程度，主油泵葉輪開始和泵殼接觸后，由于葉輪兩側(cè)壓差的急劇變化，逐漸形成較大的負(fù)推力，從而造成葉輪和泵殼的嚴(yán)重磨損。

2.2.3 當(dāng)主油泵轉(zhuǎn)子移動到齒形聯(lián)軸器和支持軸瓦端面安裝的導(dǎo)油環(huán)摩擦?xí)r，由于鋼鋼的劇烈摩擦產(chǎn)生火星和熱量，導(dǎo)致#1瓦位置潤滑油泄油的油霧產(chǎn)生爆燃。

3 處理經(jīng)過

針對聯(lián)軸器潤滑不良的情況，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，我們主要針對改善聯(lián)軸器的潤滑條件，重新對齒形聯(lián)軸器噴油導(dǎo)流環(huán)進(jìn)行設(shè)計，使噴油直接充盈到齒形聯(lián)軸器的泵油口。

4 結(jié)語

（1）應(yīng)定期檢查齒形聯(lián)軸器的工作狀況及潤滑情況。（2）應(yīng)考慮主油泵加裝熱工測點監(jiān)視主油泵工作狀況。（3）考慮主油泵齒形聯(lián)軸器改型的可行性，改善齒形聯(lián)軸器的潤滑條件。（4）應(yīng)利用機(jī)組各類停機(jī)檢修機(jī)會專項對主油泵齒形聯(lián)軸器的磨損狀況進(jìn)行檢查。

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