汽前泵推力轴承温度高原因分析及处理措施

摘要：2015年5月31日，某厂在#3机启动过程中，发生了3A汽前泵推力轴承回油温度高，最终导致非工作面推力瓦块由于温度高而烧毁。通过解体检查，数据比对，排除了因泵造成推力瓦块烧毁的问题，通过原因分析，采取有效措施，保障了机组安全可靠、长周期的稳定运行。

关键词：汽前泵；推力轴承；推力间隙；齿轮油泵；温度高 文献标识码：A

中图分类号：TK26 文章编号：1009-2374（2017）06-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.040

1 系统概况

机组安装两台特性曲线完全相同的汽前泵，汽前泵与汽动给水泵串联运行，最小流量工况点到最大工况点下连续运行时，都能保证汽动给水泵不发生汽蚀。当负荷变化，前置泵的扬程大于汽动给水泵所需的必须汽蚀余量，它在小流量工况下的附加汽化压头能有效地防止给水泵的汽蚀。两台汽前泵进口管分别安装有滤网装置。

2 事件经过

2015年5月31日21时40分，机组启动过程中，汽前泵在启动后推力轴承回油温度（该泵推力轴承温度测点是测量回油温度）快速上升到跳泵温度85℃，判断推力轴承损坏，解体后检查发现外侧推力轴承烧毁。6月1日4时，在更换新推力轴承后再次启动该泵，运行13秒后，由于推力轴承温度高再次跳泵。6月1日白班对该泵推力轴承、齿轮油泵进行解体、检查后，晚20点开启该泵，推力轴承温度上升到80℃，手动打闸，汽前泵停运。检查发现油泵油箱冷却水进水温度高达46℃，再次解体检查推力轴承非工作面瓦烧毁。通过二次解体检查，分析有以下八种可能：（1）再循环阀因机械故障，未达到全开位置造成节流；（2）汽前泵进口滤网堵塞；（3）齿轮油泵齿隙过大，造成供油不足；（4）汽前泵小油箱回油不畅；（5）工作油冷却水盘管堵塞及闭式冷却水滤网脏；（6）汽前泵与电机联轴器短节间距尺寸超标（标准：245.5±0.50mm）；联轴器叠片受损，当泵发生轴向偏移时叠片，叠片不能部分伸长和压缩产生皱状变形来满足汽前泵运行工况的变化；（7）推力间隙靠近标准下限（标准：0.35～0.38mm）；（8）八块推力瓦块厚薄不均。

对再循环阀进行解体检查未发现机械故障，汽前泵进口滤网检查没有堵塞。齿轮油泵解体检查，主动齿轮和从动齿轮轴径没有磨损现象，涂红丹粉检查齿轮接触率在75%以上，用压铅丝法检查齿隙在合格范围内，通过上述检查未发现齿轮油泵有异常现象，手动试验出油量没有从仓库领出人的小油泵出油量大，决定安装新油泵。拆开工作油冷却器，对冷却器盘管及进出口油管道用杂项气冲管，检查没有堵塞。清理闭式水滤网，脱开汽前泵与电机联轴器短节，检查联轴器叠片完好无损伤，测量二联轴器间距为245.6mm在标准范围内。复测推力间隙0.36mm，更换非工作面推力瓦，在划线平台上测量瓦块厚度相差0.02mm内，在平台上用红丹粉检查瓦块接触率达到75%。瓦块安装到推力腔室内，用深度尺检测安装位置误差在0.05mm。调整推力间隙（由于解体时分析推力间隙靠近标准下线），经讨论决定将推力间隙调到0.42mm。加入新油，再次试泵，推力轴承温度迅速上升至62℃，回油管温度47℃。运行人员停泵。

3 原因分析

对以上可能原因的排除、试泵，没有找出问题所在。二次对该泵油系统和推力轴承的检查，也未解决问题。原汽前泵轴承采用滚动轴承支撑泵转子，自由端二只轴承是背靠背安装，在泵运行过程中出现轴承温度偏高，特别是夏季环境温度高，汽前泵自由端轴承烧毁时有发生。给机组安全运行和设备维护都带来不利影响，经论证，于2013年3月该泵整体换型，采用沈阳三科水力机械制造有限公司生產的QGP400/300型汽动前置泵，该泵是单级双吸，卧式涡壳式水泵。两个径向滑动轴承支撑泵轴，轴瓦用压环固定在轴承体上，轴承润滑由甩油环供给。推力轴承为滑动轴承，位于泵自由端，可以从两个方向接受轴向推力，同时也使转子轴向固定，轴承润滑由自带油泵强制润滑。轴承最大允许温度70℃报警，85℃跳泵。从运行两年多的效果看，从未出现径向轴承和推力轴承温度高的现象。但每次启动初始阶段，小流量运行时，两台汽前泵均会出现轴窜现象。因此只能从推力轴承结构和运行工况来分析可能存在以下方面的可能原因：

3.1 从推力轴承结构上分析

推力轴承是由推力盘、扇形推力瓦、推力瓦座组成，推力间隙是通过锁螺母前的调整垫圈调整。能承受平衡装置没有平衡的剩余的轴向推力，推力瓦又分为工作面和非工作面推力轴瓦。运行时，推力是通过润滑油膜的作用在扇形推力瓦上，转子的轴向推力是经过推力盘传递给推力瓦块。推力轴承的润滑是通过小齿轮油泵供油，是强制油润滑。汽前泵运行时，带动齿轮油泵运行，润滑油通过进油管进入推力盘和推力瓦之间的二侧空隙，流经工作面和非工作面推力瓦，再通过推力轴承腔室下部回油管进入工作油冷却器。非工作面推力瓦块只是承担偶然发生的反作用力，经常受力的是工作面侧的推力瓦块。从烧毁的推力瓦块上分析，非工作面八块扇形推力瓦瞬间承受了巨大的作用力，如图1所示：

3.2 从汽前泵运行工况分析

当汽前泵启动初始阶段，汽动给水泵此时没有冲转，汽前泵小流量运行，转子势必向高压端移动，同时从运行工况分析，初始流量130m3/h随后两分钟后运行监测122m3/h。在此曲线工况下运行，非工作面推力瓦块不能承担瞬间巨大的反作用力致使推力瓦块烧毁。

3.3 从轴窜量分析

从轴窜量分析有两种可能：（1）在运行过程中由于非驱动端轴套并帽松动，造成轴窜量大于推力间隙，从而使作用力始终指向非工作面推力瓦块，造成非工作面瓦块烧毁；（2）叶轮密封环因汽蚀或水流冲刷使固定销钉失效，造成叶轮密封环脱落（上次检修中发现三颗叶轮密封环固定销钉有二颗被冲刷脱落）。在运行过程中致使转子向高压侧移动。

通过上述原因分析，决定对该泵进行全面解体检查。随着解体的逐步深入，未发现自由端轴套并帽有松动迹象。复测总窜、分中等数据与上一次检修数据比对。数据值未出现偏差。顶出泵端盖后检查叶轮密封环固定销钉固定完好无松动。叶轮密封环与叶轮没有磨损痕迹。通过全面解体检查排除了因泵造成推力瓦块烧毁的问题。

4 处理措施

从汽前泵运行工况分析，当汽前泵启动初始阶段，汽动给水泵此时没有冲转，汽前泵小流量运行（再循环管径80），流量在122～150m3/h之间，此运行工况下转子势必向高压侧移动。从泵最小流量时间考量，为了缩短汽动给水泵冲转时间和汽前泵在小流量工况下的运行时间。同时也为了进一步消除齿轮油泵供油不稳定的担忧，在齿轮油泵出口三通位置将原有的油压表盘管拆开，在三通直管段加装球阀和压力表便于观察油泵工作状态。在开启汽前泵同时汽动给水泵冲转投盘车620r/min。当汽动给水泵冲至1000r/min，推力轴承温度48℃，流量122m3/h。汽动给水泵冲至1500r/min，推力轴承温度51℃。给水泵冲至2000r/min，推力轴承温度52.7℃。给水泵冲至3000r/min，推力轴承温度53.3℃。给水泵冲至3100r/min，汽前泵出口流量300m3/h。推力轴承温度开始出现下降趋势。随着汽动给水泵转速的升高，推力轴承温度降至45.3℃。从汽前泵开启至汽动给水泵转速3100r/min，齿轮油泵油压表始终维持在0.008MPa。

5 提出改进措施

虽然处理了汽前泵在启动初始阶段非工作面推力瓦温度高的问题，但为了汽动给水泵组的安全运行，应从给水系统运行工况以及汽前泵在小流量工况下的附加汽化压头有效地防止汽动给水泵的汽蚀考量。（1）论证在小流量工况下，重新设计安装汽前泵的再循环管道；（2）从推力轴承结构上分析、论证，适当增大推力轴承腔室和推力盘直径。

6 预防措施

为了汽前泵安全、稳定运行，检修维护人员加强设巡检工作和运行参数采集分析，做好预防措施：（1）加强对汽前泵进口滤网前后压差表数据分析、比对；（2）加強对齿轮油泵的油压、进出油管温度进行观察和记录；（3）对工作油冷却器进、回水管流量计观察；（4）加强对推力轴承腔室回油温度的监测。

7 结语

通过对汽前泵的全面解体检查和原因分析，处理了汽前泵启动初始阶段推力轴承瓦温高的问题。但为了汽前泵安全可靠、长周期的稳定运行，还要对汽前泵进行观察和参数的记录分析，发现异常情况应及时采取措施加以

处理。

参考文献

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[5] 秦大同，谢里阳.现代机械设计手册：轴承[M].北京：化学工业出版社，2013.

作者简介：李军（1968-），男，安徽淮南人，中国电力淮南平圩发电有限责任公司技师。

（责任编辑：蒋建华）