浅谈汽动给水泵推力轴承烧损的原因及处理

揭志成

摘要:针对超临界机组汽动给水泵发生的推力轴承烧损的问题,从汽动给水泵的联轴器配合、推力轴承润滑、平衡鼓间隙、润滑油油质、推力轴承间隙等几个因素进行了分析,认为推力轴承烧损的主要原因是平衡鼓间隙小,并利用机组检修的机会对其进行了针对性处理,这对同类型给水泵汽轮机组推力轴承安全运行具有相同的参考价值。

关键词:汽动;给水泵;推力轴承;损坏;分析;处理;

中图分类号：U464.138+.1文献标识码：A 文章编号：

1 概述

汽动给水泵是机组的重要辅助设备之一,其经济性和可靠性直接影响机组的性能,及时排除汽动给水泵故障对保证机组的稳定运行是非常重要的。对超临界机组汽动给水泵推力轴承烧损的问题,从汽动给水泵的联轴器配合、推力轴承润滑、平衡鼓间隙、润滑油油质、推力轴承间隙等几个角度进行了分析,得出推力轴承烧损的主要原因是平衡鼓间隙小,并利用机组检修的机会对其进行了针对性处理,收到了很好的效果,改进后经1年考验,汽动给水泵稳定运行,未再发生推力轴承烧损事件。

某发电公司2台机组为上海电气(集团)总公司采用引进技术制造的超临界机组。机组配备2台汽动给水泵组,1台电动给水泵组,驱动汽动给水泵的小汽机型号为ND(G)84/79/07,单缸、单流、冲动式、纯凝汽、具有高排蒸汽内切换式小汽机运行方式为变参数、变功率、变转速方式,额定功率9040kW,额定转速5582r/min,额定进汽压力0.89MPa,排汽压力6.28kPa。汽动给水泵为HPT300-340-6S型,水平、多级、筒式壳体、并具有整抽式芯包设计的离心泵。芯包组件内含有旋转部件、导叶、内泵壳、轴承和所有磨损部件,该设计可使部件的更换既快速又方便,大大地缩短了维护所需的停机时间。

2 汽动给水泵推力轴承烧损的过程

分析2台机组汽动给水泵推力轴承故障现象事例,分析其规律,找出原因。

(1)某日,8号机组B汽动给水泵推力轴承非工作面推力瓦温度在30s内温度由80e上升至满量程,工作面推力瓦温度,由47.12e上升至满量程,轴承回油温度升高,4号轴瓦Y向轴振动剧烈使保护动作跳闸。经解体检查发现汽动给水泵非工作面推力瓦严重磨损;平衡鼓严重磨毁及其配合静止部套磨损报废;首级叶轮磨损、第五级叶轮磨损与隔板衬套粘连、末级叶轮磨损与隔板衬套也已粘连;第六级隔板螺栓有4根折断,只能将汽动给水泵芯包返厂修理。

(2)某日,8号机组B汽动给水泵,机组负荷501.5MW,A、B汽动给水泵运行,电动给水泵在备用状态,给水流量为1477.5t/h,A汽动给水泵出口流量686t/h,B汽动给水泵出口流量794t/h。汽动给水泵因非工作面推力瓦温度高而报警,运行人员调出DCS画面,显示推力瓦温度为100℃,汽动给水泵非工作面推力瓦温度高使保护动作跳闸。检查推力瓦回油观察窗内发现有磨损的钨金屑。经解体检查发现,推力轴承非工作面推力瓦严重烧毁,推力盘损坏,4号轴瓦轴颈有轻微磨损,导致机组RB,A汽动给水泵实际转速未能及时跟上调节指令,导致水冷壁螺旋管出口管壁大面积超温,锅炉水冷壁螺旋管温度达454℃,保护机构动作使机组跳闸。处理方案为汽动给水泵芯包返厂修理(更换推力瓦块和推力盘),现场更换了备用芯包。

(3)又一日,8号机组B汽动给水泵推力瓦非工作面1温度突升至84℃,非工作面2温度突升至97℃,轴向位移突升至1.94mm。不久,8B汽动给水泵推力瓦非工作面1温度突升至90e,非工作面2点温度突升至105℃,随之,轴向位移突然增大,非工作面推力瓦温度高,8B汽动给水泵跳闸。解体发现汽动给水泵非工作面推力瓦严重烧毁,处理方案为芯包返厂修理。

(4)7号机组B汽动给水泵:2006年某日,7B汽动给水泵推力瓦非工作面突升至105℃,7号B汽动给水泵跳闸。解体发现汽动给水泵非工作面推力瓦严重烧毁。推力盘严重磨损,处理方案为轴承解体检修。

3 汽动给水泵推力轴承温度高原因分析

通过事例分析,汽动给水泵推力轴承温度高或轴向位移保护动作不但是在变工况,而且还发生在稳定工况下,转子突然产生较大的负推力,推力轴承非工作瓦块温度急剧变化,轴向推力很大,轴向位移保护动作。经过分析,给水泵运行过程中轴向推力平衡突然改变,给水泵非工作面推力轴承所承受的轴向推力过大,平衡盘与非工作面推力轴承之间的油膜被破坏导致推力瓦烧损。应针对现场情况,分析起因。

3.1 汽动给水泵的联轴器

给水泵正常运行过程中,因齿轮联轴器发生卡涩现象,造成给水泵非工作面推力轴承承受小汽轮机施加的额外轴向推力,使推力轴承烧损。联轴器的型式、材质、加工工艺等会对联轴器工作产生影响。

3.2 推力轴承润滑不足

汽动给水泵推力瓦的设计比较独特,推力瓦上每2个瓦块之间都有1个6孔喷油嘴,喷油孔的直径只有1mm。汽动给水泵的推力轴承进油方式还是属于LEG形式的,只不过进油槽变成了多个进油喷嘴,由于这个变化,检修人员常忽视检查喷油嘴,氧化铁锈极可能堵塞仅有1mm直径的喷油孔。

如果供回油管道堵塞或供油压力低,会导致润滑油量减少,润滑油不能将推力瓦摩擦产生的热量带走就会导致瓦温升高。应对推力瓦供、回油管道进行检查,防止因为供、回油管道被铁锈等异物堵塞引起推力瓦供油不足,导致推力瓦的热量不能被冷油带走,引起推力瓦温度升高;如果回油管道被堵,就会导致携带推力瓦热量的回油不畅,热量不能被有效带走也会引起瓦温升高。

3.3 平衡鼓间隙

平衡鼓是平衡轴向力的,这种装置能平衡90%~95%的轴向推力,剩下的5%~10%由推力轴承来承担。汽动给水泵在正常运行时,其轴向推力由高压端指向低压端,而平衡鼓通过间隙产生的平衡力正相反,与之相平衡;当运行工况改变后,轴向力与平衡力不相等时,转子就会左右移动。当轴向推力大于平衡力时,转子向低压端移动,轴向间隙减少,流动阻力增大,泄漏量减少,平衡力随之增大,平衡鼓两侧压力差增加,转子又开始向高压端移动,直到平衡力与轴向推力相等为止,反之亦然。

如果平衡鼓间隙堵塞,压力差发生变化,平衡力发生变化,转子平衡状态破坏;如果平衡鼓间隙较小,平衡力相应减少,不足以平衡轴向推力,导致非工作面瓦块推力较大,安全裕度不足,在稳定工况和工况变化时,有扰动使平衡状态破坏,导致推力轴承烧损,这是故障的主要原因。

3.4 汽动给水泵推力轴承间隙

推力轴承间隙是汽动给水泵的1个重要参数,如果推力轴承间隙过小就会影响推力瓦的工况。在正常情况下,旋转的推力盘与每1个推力瓦块形成一个油楔,如果推力间隙过小,润滑油不能被旋转的推力盘带到推力瓦块的末端,或者说间隙最小的推力瓦块末端缺少润滑油的润滑,润滑油形成的油膜压力不足以推开靠近的推力盘,就会造成推力盘磨损推力瓦块,被磨损的推力瓦块又不能有效形成油楔,就会造成推力瓦块的磨损由末端向入口端发展,使磨损的部分不断加大,同时被磨损的推力瓦面的粗糙度又加剧了推力瓦的进一步磨损,形成恶性循环,反映到监视测点上就是推力瓦温度升高,甚至烧损。

推力间隙的测量方法也很关键,不同的测量过程会得出不同的测量结果,只有按照规定的力量推出的间隙才能与设计值比较。测量间隙时推转子的力量越大,测量的推力间隙值就越大,按照说明书规定力要求,推力间隙值在0.41~0.51mm之间即为合格。