汽輪機(jī)主油泵副推力瓦磨損原因淺析及解決途徑

魯治國(guó)

摘 要：汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)為汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的軸承、聯(lián)軸器及盤(pán)車(chē)系統(tǒng)提供潤(rùn)滑、冷卻用油，汽輪機(jī)主軸驅(qū)動(dòng)主油泵潤(rùn)滑油系統(tǒng)是最為常見(jiàn)的系統(tǒng)，泵由汽輪機(jī)前端轉(zhuǎn)子帶動(dòng)其工作，具有較高的可靠性。目前汽輪機(jī)的主油泵均采用雙吸式離心泵結(jié)構(gòu)形式，主要由轉(zhuǎn)子、泵殼、軸瓦和油封環(huán)四大部分組成。該文針對(duì)姚電公司#1機(jī)組主油泵經(jīng)常出現(xiàn)副推力瓦磨損現(xiàn)象，根據(jù)油泵軸向受力情況，從油泵設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)等方面進(jìn)行分析解剖，對(duì)造成主油泵副推力瓦磨損的原因逐一進(jìn)行分析，并提出主油泵檢查要點(diǎn)及解決處理措施。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 主油泵 副推力瓦 磨損 措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TK263 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（a）-0081-01

1 汽輪機(jī)主油泵簡(jiǎn)介及副推力瓦磨損原因分析

1.1 主油泵情況介紹

主油泵是汽輪機(jī)機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，轉(zhuǎn)子前軸承采用推力支持聯(lián)合軸承，后軸承采用支持軸承，主油泵安裝于前軸承箱內(nèi)，由汽輪機(jī)主軸通過(guò)齒形聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)。

近年來(lái)，該公司#1機(jī)組出現(xiàn)多次不同程度的主油泵副推力瓦和推力盤(pán)磨損，而軸承的支持瓦瓦面完好無(wú)損的現(xiàn)象，通過(guò)更換油泵轉(zhuǎn)子及推力支持聯(lián)合軸承來(lái)并未解決此問(wèn)題。對(duì)此，分析解決汽輪機(jī)主油泵副推力瓦易磨損的問(wèn)題勢(shì)在必行。

1.2 造成主油泵副推力瓦磨損的原因分析

1.2.1 主油泵與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)中偏離設(shè)計(jì)值

主油泵與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的中心必須符合要求：主油泵轉(zhuǎn)子相對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子抬高0.25～0.30 mm，左移0～0.05 mm，與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子前端的危急遮斷器端部軸向間隙為4～6 mm。安裝時(shí)，若偏離設(shè)計(jì)要求值，機(jī)組運(yùn)行中易造成齒形聯(lián)軸器的內(nèi)外齒嚙合不良，引起齒面磨損，內(nèi)外齒之間滑移受阻，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的正負(fù)脹差變化，會(huì)將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的位移值傳遞到主油泵轉(zhuǎn)子上，從而造成主油泵正、副推力瓦的損壞。

1.2.2 齒形聯(lián)軸器潤(rùn)滑條件不良

經(jīng)多年運(yùn)行情況證明，由于齒形聯(lián)軸器潤(rùn)滑供油不足多次出現(xiàn)齒形聯(lián)軸器齒面磨損現(xiàn)象。對(duì)此，將主油泵出口蝸殼的泄氣孔上一管路的潤(rùn)滑供油改為從潤(rùn)滑油母管供油有效地改善了齒形聯(lián)軸器的潤(rùn)滑條件，大大延長(zhǎng)了齒形聯(lián)軸器的壽命。當(dāng)齒形聯(lián)軸器潤(rùn)滑不良時(shí)，容易使齒形聯(lián)軸器齒面產(chǎn)生磨損，從而引起主油泵副推力瓦磨壞。

1.2.3 推力瓦與推力盤(pán)的接觸不良

主油泵的推力盤(pán)平面度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，無(wú)凸凹不平現(xiàn)象，以保證推力瓦與推力盤(pán)之間形成良好的油膜，不致于磨損推力瓦與推力盤(pán)。若推力瓦與推力盤(pán)之間的接觸偏離設(shè)計(jì)要求，極易造成瓦面磨損。

1.2.4 主油泵葉輪在泵殼內(nèi)安裝的軸向間隙值不均

主油泵正常工作時(shí)，葉輪兩側(cè)腔室內(nèi)部均勻充滿透平油，根據(jù)流體力學(xué)原理，腔室內(nèi)各點(diǎn)壓力均不相同。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)葉輪兩側(cè)的間隙值偏離設(shè)計(jì)范圍時(shí)，造成葉輪兩側(cè)的壓力分布變化不對(duì)稱，當(dāng)葉輪上的負(fù)向推力使主油泵的副推力瓦比壓超過(guò)設(shè)計(jì)比壓時(shí)，引起副推力瓦磨損。

1.2.5擋油環(huán)徑向間隙超差

主油泵為雙吸式離心泵結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩端油封結(jié)構(gòu)要素完全一樣時(shí)，其軸向力完全相平衡而抵消，在實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)一側(cè)密封環(huán)嚴(yán)重磨損時(shí)，油泵的另一側(cè)油封環(huán)處泄油增大，葉輪前后作用壓力改變，造成軸向推力過(guò)大，也可能出現(xiàn)副推力的情況，從而引起推力瓦磨損。

2 #1機(jī)組主油泵副推力瓦磨損檢查及解決途徑

2.1 概況

我公司#1號(hào)汽輪機(jī)型號(hào)為N300-165/535/535早期機(jī)組，1980年投產(chǎn)，四缸、四排汽、單軸布置的沖動(dòng)、凝汽式機(jī)組。主油泵為后彎離心泵，葉片用后彎式，葉輪為雙面進(jìn)油，主油泵短軸與高壓缸主軸之間采用齒形聯(lián)軸器。

2.2 #1機(jī)組主油泵副推力瓦磨損原因的過(guò)程分析

2.2.1 主油泵推力瓦非工作面磨損原因

主油泵發(fā)生磨損的原因并不是軸向推力及軸瓦本身所造成，而是在主油泵的齒形聯(lián)軸器上。

#1汽輪機(jī)于2005年5月進(jìn)行通流部分改造，在該機(jī)組大修后，每次大小修均發(fā)現(xiàn)主油泵副推力瓦磨損現(xiàn)象，因此，要解決主油泵副推力瓦磨損，一定要先分析副推力瓦磨損是發(fā)生在啟動(dòng)或加負(fù)荷過(guò)程，還是在停機(jī)或減負(fù)荷過(guò)程，以分析汽輪機(jī)中心是否滿足要求。

A：如果發(fā)生在停機(jī)或減負(fù)荷過(guò)程，可能是主油泵轉(zhuǎn)子相對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心相對(duì)偏高了。

B：如果發(fā)生在啟動(dòng)或加負(fù)荷過(guò)程，可能是主油泵轉(zhuǎn)子相對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)偏低。

C：如果發(fā)生在機(jī)組啟停或調(diào)峰有些異常變化時(shí)，可能為齒套聯(lián)軸器卡澀。

2.2.2 齒式聯(lián)軸器的傳動(dòng)

聯(lián)軸器是內(nèi)外齒傳遞元件，其接觸應(yīng)力是薄弱的，在正常的條件下，可通過(guò)保證潤(rùn)滑、避免偏載的方法使得接觸應(yīng)力值小于許用應(yīng)力值，以提高軸聯(lián)器可靠性。

提高此聯(lián)軸器使用壽命問(wèn)題，必須采取如下方法：（1）改善潤(rùn)滑條件。（2）主油泵轉(zhuǎn)子相對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心合適。（3）對(duì)內(nèi)外齒材料進(jìn)行調(diào)整。（4）汽輪機(jī)膨脹良好。

由上述的分析即可確定#1機(jī)主油泵副推力瓦磨損的原因是因主油泵齒套聯(lián)軸器卡澀，主油泵與高壓轉(zhuǎn)子中心交變，將機(jī)組膨脹不暢的后果傳遞到了主油泵處，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在變工況運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生隨機(jī)竄動(dòng)，經(jīng)直齒形聯(lián)軸器時(shí)因摩擦而影響泵體，導(dǎo)致在機(jī)組調(diào)峰時(shí)主油泵推力瓦非工作面磨損頻繁發(fā)生。

2.3 解決途徑

（1）在#1、2號(hào)軸承座周?chē)幕赜筒凵戏笤O(shè)保護(hù)蓋，防止保溫材料等雜物進(jìn)入，利用停機(jī)機(jī)會(huì)用壓縮空氣對(duì)滑動(dòng)面進(jìn)行清掃，以免影響軸承座的自由滑動(dòng)。

（2）主油泵推力盤(pán)與推力支持軸承副推力面的接觸，應(yīng)達(dá)到75%以上，并保證一定的油楔和密封環(huán)帶。

（3）若擋油環(huán)已磨損而間隙偏大，應(yīng)更換擋油環(huán)，并保證前后擋油環(huán)徑向間隙大小相等。

（4）齒形聯(lián)軸器有磨損時(shí)，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，應(yīng)更換新型的齒形聯(lián)軸器，保證主油泵齒套聯(lián)軸器不卡澀，并檢查齒形聯(lián)軸器外接潤(rùn)滑油管是否符合要求。

（5）主油泵與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子找中心應(yīng)符合要求值。在充分論證的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

（6）若葉輪出口與泵殼之間軸向間隙是否對(duì)稱，若不對(duì)稱應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，使主油泵葉輪出口左右軸向間隙差值≤±1 mm。

（7）可通過(guò)調(diào)整主油泵前油封環(huán)的徑向間隙，改變?nèi)~輪密封環(huán)的密封截面位置，使其葉輪前后作用力發(fā)生變化，以增加主油泵的正向推力。

3 結(jié)語(yǔ)

由上述分析可見(jiàn)，汽輪機(jī)主油泵副推力瓦磨損，主要是由于主油泵葉輪軸向偏置，齒形聯(lián)軸器失效及軸系對(duì)中不良，機(jī)組膨脹不好造成的，通過(guò)對(duì)軸系中心的調(diào)整、主油泵的結(jié)構(gòu)調(diào)整、齒形聯(lián)軸器潤(rùn)滑條件的改善，主油泵副推力瓦磨損的問(wèn)題是完全可以消除的。

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