电动给水泵液力偶合器呼吸器喷油原因分析

闫福岐

(山西兆光发电有限责任公司，山西 霍州 031400)

0 概述

某发电公司一期工程装机容量为2×300 MW，是亚临界直接空冷燃煤发电机组，配套3台50 %容量上海电力修造总厂有限公司生产的DG600-240M型电动给水泵，转速由VOITH公司生产的R17K-2E型液力偶合器调节。

1 液力偶合器结构和工作原理

1.1 液力偶合器结构

R17K-2E型液力偶合器包含1台主油泵和1台电动辅助油泵。主油泵为齿轮泵，由输入轴上的1对增速齿轮驱动，该泵同时供偶合器工作用油和系统润滑用油，给水泵启停时，由电动辅助齿轮油泵供油。工作油、润滑油管路合并布置在同一个箱体中，润滑油系统除了供给偶合器润滑以外，还供给水泵、电动机、前置泵的轴承润滑油，油箱位于箱体下部。偶合器与电机、偶合器与给水泵之间的动力传递由挠性联轴器来完成；偶合器的泵轮轴、涡轮轴间的动力传递由工作油传递。偶合器的调速系统根据电动执行机构传输的信号，通过扇形齿轮轴带动齿轮条传动，使勺管在工作腔内移动。

1.2 液力偶合器工作原理

液力偶合器在工作状态下充满工作油。当驱动轴带动泵轮转动时，因离心力作用，泵轮流道中的工作油沿径向流道从泵轮内侧(进口)流向外缘(出口)，形成高压、高速油流。在出口处，工作油以径向相对速度与泵轮出口圆周速度组成合速，冲入涡轮的进口径向流道，沿着流道推动涡轮，使其随泵轮作同向旋转，驱动被动轴带动电泵主泵工作。在涡轮流道中，工作油从外缘(进口)流向内侧(出口)时减压减速，在出口处以径向相对速度与涡轮出口圆周速度组成合速，冲入泵轮的进口径向流道，重新在泵轮中获取能量。如此周而复始，构成工作油在泵轮和涡轮两者间的循环流动。在这种循环中，泵轮将输入的机械功转换为工作油的动能和势能，涡轮再将工作油的动能和势能转换为输出的机械功，实现电动机到水泵的动力传递。驱动轴由电动机经升速齿轮驱动，转速恒定，被动轴转速由调速勺管在被动叶轮室内径向移动，通过改变被动叶轮室内的泄油量来调整叶轮传递扭矩，达到调速目的。

1.3 工作过程

工作油流经偶合器，与高速转动的泵轮及涡轮叶片摩擦产生热量，由于偶合器的转换功率较高，产生的热量也较大。大部分热量通过冷却器被带走，进入下一循环能量传递；部分热量用于调整转速，通过勺管直接排入油箱，同时各轴承的润滑排油也进入油箱。高温油进入油箱容易产生油烟及泡沫，正常情况下，油箱内产生的油烟及泡沫破裂释放的气体通过呼吸器排入大气。

2 事件发生经过及处理

2014-08-28T11:20，1B电泵主油泵推力轴承温度从74 ℃开始缓慢上升；11:30升至76.5 ℃；11:36升至80 ℃，温度开始快速升高；11:37电泵润滑油出口滤网差压高值报警(大于0.06 MPa)；11:38推力轴承温度蹿至96 ℃。

11:34，1B电泵电流481.7 A，给水流量492 t/h，转速5 035 r/m in，出口压力19.35 MPa，电泵轴承温度69/71 ℃，推力瓦温度78/80 ℃，工作油油温76 ℃。

11:35，1B电泵电流787.5 A，给水流量、转速、出口压力、电泵轴承温度、工作油油温均无变化。

11:38，1B电泵运行中因“推力瓦温度95/96 ℃”跳闸，此时运行参数：电流706 A，给水流量518 t/h，转速5 081 r/m in，出口压力19.24 MPa，电泵轴承温度70/73 ℃，工作油油温82 ℃。1B电泵跳闸时触发“RB”联掉1C磨煤机，联启1Cb电泵；同时1B电泵润滑油“低油压Ⅰ值(0.1 MPa)、Ⅱ值(0.08 MPa)”报警，辅助油泵联启；1号机组负荷由280 MW降至186 MW，退出机组AGC运行方式。现场检查发现1B电泵周围地面一摊油污，液力偶合器油箱顶部呼吸器顶盖和滤网掉落在地面上，辅助油泵运行正常。

11:44，辅助油泵停机，恢复液力偶合器排气孔的孔盖和滤网。检查电泵液偶易熔塞正常；检查润滑油在线滤网略脏，备用滤网微脏。更换润滑油滤网时发现尺寸不符，清洗润滑油滤网和滤网室，将润滑油备用滤网和在线滤网对调安装。电泵油箱油位在低油位刻度线，油箱加油至中间刻度线。

22:00，1B电泵辅助油泵试转，油压0.12 MPa，低油压报警信号仍存在(未复归1B电泵低油压报警信号，因此信号未消失)。

第2天16:36，1B电泵试转正常。试运参数：润滑油压0.14 MPa，工作油压0.22 MPa，电流322 A，流量234 t/h，转速4 505 r/m in，出口压力18.75 MPa，电泵轴承温度52/48 ℃，推力瓦温度67/54 ℃，工作油油温80 ℃，勺管开度56 %。

第2天23:25，1号机组负荷190 MW，关闭1B电泵再循环，停运1Cb电泵，1B电泵正常投运。

3 事件原因分析

查阅检修记录：机组2005年投产后，该公司一直未对1B电动给水泵液力偶合器呼吸器滤网进行更换和清理。液力偶合器部分几何尺寸：主动齿轮半径425 mm，主动齿轮轴中心距离高油位刻度425 mm，距离中油位刻度485 mm，距离低油位刻度535 mm。2014-08-07T23:02，1号机组按照调度要求停机备用；2014-08-27T13:58，机组启动恢复运行，液力偶合器油箱油位处于中刻度线。

造成液力偶合器呼吸器喷油的原因：呼吸器滤网变脏，停机备用时间长，造成脏物干燥板结，影响运行油烟的排出；随着时间积累，液力偶合器油箱内产生微正压，但固定滤网室罩的螺母未安装，压力增大到一定值后导致液力偶合器呼吸器喷油。

(1) 试验现象：将呼吸器滤网在油中浸泡几分钟，手工加压到0.05 MPa时，呼吸器罩被顶开。这证明当时油箱产生了微正压，呼吸器罩被顶开时，油箱内部压力得到释放，造成喷油现象。

(2) 实际现象：由于呼吸不畅，油箱内泡沫增加，在微正压作用下，油箱油位出现虚假上涨，变速齿轮局部带油，导致电流大幅度上升，严重超过额定电流611 A，但未达到电动机保护动作值。

(3) 随着运行时间变长，油箱内的微正压不断上升，各轴承回油不畅通，造成各支持轴承温度和推力轴承温度缓慢上升。2014-08-28T11:20，主油泵推力轴承温度在10 m in内从74 ℃升至76.5 ℃，此后温度快速上升，这是因为齿轮带油造成输入功率增大(电流481.7 A升至787.5 A)。

(4) 2014-08-28T11:35，液力偶合器输入功率增大引起油温快速上升，泡沫增加；液力偶合器呼吸器喷油造成油箱内压力失衡，引起油位动荡，导致电泵润滑油出口滤网差压高值报警(大于0.06 MPa)，推力轴承供油量不足，引起“推力轴承温度高”掉闸，润滑油压低Ⅰ值触动，油压低Ⅱ值30 s后触动。

4 防范对策及措施

(1) 定期切换油系统对滤网进行清理和更换，保证油系统工作正常；清理偶合器油箱、清洗工作润滑冷油器。

(2) 加强油系统滤油，保证润滑油品质。

(3) 保持油箱油位在中刻度以下。若有条件，将油箱油位远传到DCS监控。目前，采用就地油箱上使用玻璃管液位计观测油箱油位。

(4) 遇到检修机会，应重点检查下列部位：

① 检查液力偶合器供、排油腔体与涡轮密封瓦间隙，供、排油腔体与旋转腔间隙，以及偶合器内部各连接锁母法兰有无泄漏点；

② 检查测量偶合器各部间隙，如偶合器涡轮处Φ75径向推力轴承与Φ80径向推力轴承磨损、脱胎情况；

③ 解体检查油泵主从齿轮磨损、叶轮与轴键槽处连接。

5 结束语

通过对液力偶合器在喷油期间参数变化的分析，查找引起液力偶合器喷油的原因，提出今后的防范措施，提高了电动给水泵组运行的可靠性，对同行解决类似问题有一定的借鉴作用。

1 李增玉，杨 广，宋立平．给水泵液力偶合器在工作中的问题分析[J]．中国石油和化工标准与质量，2011，31(6)：132-134.

2 李增富．300 MW机组电动给水泵液力偶合器工作油温偏高原因分析及处理[J]．机械，2004，31(增刊)：155-156.