主机液压油泵故障处理建议

高业恒

(安徽省合肥联合发电有限公司中外合资合肥二电厂，安徽 合肥 231607)

0 引言

某电厂主机液压油泵的作用主要向液压油系统、中央安全系统供油，高、中压主汽门及调门油动机依靠液压油打开，靠弹簧关闭。液压油泵正常情况下是一台运行，一台备用。电动机与油泵之间通过泵架和传动轴连接。液压油泵一旦出故障，重要辅机将失去备用。抢修时主油箱负压破坏，汽轮机2瓦和4瓦油档多次漏油，存在较大安全隐患。

1 目前存在的问题

1.1 液压油泵故障率高

该电厂主机液压油泵故障率高，所属专业制定的降非停措施和保机组长周期运行措施，要求想方设法降低液压油泵故障率。轴承易损坏，传动轴轴颈磨损，油泵泵架变形，轴承室内孔严重磨损。轴承室与泵架底部法兰同心度超标，轴承室与泵架底部法兰平行度超标。泵架变形导致液压油泵振动偏大，最终发生轴承保持架断裂、上传动轴磨损弯曲、泵架焊缝开裂、键折断、螺杆轴键槽严重损坏等问题。液压油泵泵壳内壁涂层脱落严重，导致螺杆轴与泵壳配合间隙超标。液压油泵漏油量增大，导致泵出力不足。脱落的涂层，造成汽轮机液压油油质污染。

1.2 驱动螺杆轴颈磨损折断

驱动螺杆轴轴颈腐蚀、磨损严重。该备品是进口备品，价格较高。为节约维修成本，进行修旧利废。2020年，共修复2根旧螺杆轴，修前磁粉探伤PT检测确认旧螺杆轴无裂纹等缺陷。打光谱确认材质，采用激光熔覆技术和刷镀处理将螺杆轴修复至原始尺寸。然而，使用运行时间不长，2根泵轴均折断。

2 原因分析

2.1 液压油泵设计不合理

液压油泵立式安装，电机在主油箱台板上方，油泵在主油箱内。电机和液压油泵之间通过泵架支撑连接，电机轴和传动轴之间有联轴器，传动轴与油泵驱动螺杆轴之间通过套筒和键连接，整个轴系较长。

电机转速2 900 r/m，泵出口压力约4 MPa，液压油泵运行时轴承承受载荷大。轴承磨损轴承室内孔，配合间隙超标，整个轴系摆动大，液压油泵振动大。严重时，会导致轴承保持架断裂、滚珠脱落、驱动螺杆轴键槽损坏、键折断、泵架焊缝开裂、联轴器减震的尼龙柱销严重磨损等。

液压油泵泵壳内壁采用涂层，一旦涂层脱落，螺杆轴与泵壳配合间隙超标，将会导致漏油量增大，出力降低。进口设备的涂层，材质和加工工艺不清楚，邀请国内专业厂家后期修复涂层后易脱落，安全隐患大。一旦涂层损坏，难以保证动、静部件配合间隙符合要求。

2.2 螺杆轴修旧利废技术不成熟

由于进口备品价格高，因此决定对损坏的2根驱动螺杆轴进行修复，然而这2根修复件运行时间不长均发生了断轴问题。螺杆轴含碳量高，焊接性能差。

该螺杆轴具有焊接导热性差，焊接区和未加热部分之间产生显著的温差，当熔池急剧冷却时，在焊缝中引起的内应力，很容易形成裂纹；对淬火更加敏感，近缝区极易形成马氏体组织，由于组织应力的作用，使近缝区产生冷裂纹。由于焊接高温的影响，晶粒生长快，碳化物容易在晶界上积聚并长大，使焊缝脆弱，焊接接头强度降低。高碳钢焊接时比中碳钢更容易产生热裂纹。

断轴部位轴颈较细，螺杆轴长度跟轴颈之比超过20～25，属于细长轴。专业厂家修复螺杆轴采用激光熔覆及喷涂技术修复，数控机床加工，再用磨床打磨，使轴颈尺寸以及表面粗糙度等符合技术要求。但是，螺杆轴焊接部位应力集中，虽经过热处理，但仍易折断。

3 处理和防范建议

3.1 测绘、加工泵架等备品

购买进口泵架、传动轴价格高，周期长，故决定打光谱确定泵架材质，测绘旧泵架，重点是易磨损的关键部位配合尺寸，将泵架不平行度、垂直度、同心度等指标控制在合格范围之内，降低液压油泵振动。新泵架焊缝开展PT检查，应确保无裂纹、气孔等缺陷。测绘泵轴，按要求热处理。

3.2 弃用旧的返修螺杆轴

不再对损坏的液压油泵螺杆轴进行修复，直接从LEISTRITZ厂家采购新的备品更换，同时调研质量较好的国产化备品，推进此类备品国产化。

3.3 采用国产液压油泵

原液压油泵与电机之间有传动轴，传动轴与油泵之间靠轴套连接；轴套内孔易磨损，键多次折断。该电厂打算设计并安装1台国产液压油泵，旨在促进主机液压油泵部件的国产化。进口与国产液压油泵的主要参数见表1。

表1 进口与国产液压油泵的主要参数

新液压油泵将采取卧式泵设计，打算从主油箱内部移至其外部并置于主油箱附近空地处，通过主油箱侧面开口与其连接，主油箱开口位置距离箱底约300 mm；泵体采用20钢，泵壳内壁采用ZCuSn5Pb5Zn5铜合金衬套；采用上海博格曼机械密封；轴承选进口轴承(SKF、NSK、FAG任选一种)；泵进口法兰选用DN150或PN16，出口法兰采用DN125或PN64。

电机功率至少为泵轴功率的1.2倍，以保证电机连续安全运行，电机能效等级最低应满足《GB 18613—2006中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值》中的二级能效标准。电动机设计应充分考虑被驱动泵的特性要求，保证安全运行。电动机的特性曲线(特别是负载特性曲线)应完全满足被驱动泵的要求。电机采用F级绝缘,外壳防护等级为IP54，电机应配有再润滑装置，以便在运行过程中定时加油，并标明轴承和润滑脂的型号和规格。

新泵设计无传动轴，力矩传动更加简单；轴系大大缩短，取消泵架，转子能有效降低泵组振动。驱动螺杆轴直接安装联轴器，联轴器之间设有弹性块，能避免轴颈电腐蚀和减小振动。大修周期3年，平时运行可靠，维护量较小；衬套磨损配合间隙若超标，利用油泵大修机会，更换衬套较为方便。

国产液压油泵泵的进口管道比油箱底部高，为减小阻力，泵的进口管道不设滤网，泵的出口安装逆止阀和出口阀，然后与原来2台进口液压油泵出口母管并联，系统中稳压阀、液压油泵试验放油阀、液压油滤网、蓄能器、快速泄油阀等仍保留。正常情况下，开启国产液压油泵，进口液压油泵作备用。

3.4 严格控制检修工艺标准

(1) 土建开挖。开挖前搭设施工棚，用彩条布封闭，确保施工粉尘不污染环境；先用路面切割机将基础部分的地面断开，尽量减小开挖时的震动；开挖时使用测振表监视现场控制柜的振动以防设备损坏；用冲击电锤将混凝土打碎，挖出运至堆场，特别注意标高和开挖边线；要求水泥地面开挖深度为500 mm；开挖后穿套管，按要求布置电气、仪控设备电源线或控制线。施工区域周边及运输通道用彩条布满铺，上面铺设10 mm厚橡皮，确保不抛洒及损坏地面。

(2) 模板施工。基础模板以木模板拼装，同时以脚手管打地锚，脚手钢管支撑围檩，背杠支撑固定模板；模板工程截面尺寸、垂直偏差、侧向偏差、表面平整度等，均应按图纸及规范要求进行控制。模板在安装之前要清理干净，并涂刷好隔离剂，严禁模板安装后涂刷隔离剂。砼浇筑之前应将模板内清理干净，并封闭好清理孔。

(3) 砼施工。砼采用现场搅拌(C30)，由手推车送至施工作业面；采用平面分层浇筑，每层砼厚度为200～300 mm；砼振捣应密实，不得漏振或少振，要确保砼拆模后无蜂窝、麻面、孔洞、吊脚等质量问题，以达到内实外光。第一次浇筑200 mm后，制作8只300 mm×200 mm地脚螺栓孔盒按尺寸位置放到基坑内，用脚手管固定，继续浇筑砼，浇筑至500 mm后停止；剩余100 mm待设备安装后二次灌浆，材料为C35；砼浇筑完后在12 h以内初凝后，即应覆盖草包并浇水养护不少于7天，或根据实际情况，达到70 %强度后方可安装设备。砼施工期间，要保证水、电供应。养护结束后，应拆除模板，对基础进行回填；二次灌浆结束后做地坪。

(4) 安装液压油泵。根据原定基础纵横中心线，划出液压油泵设备安装的基准线，根据图纸尺寸划出地脚螺栓的位置线；将基础表面和地脚螺栓孔中的油污、泥土、积水等清除干净；在地脚螺栓两侧配置垫铁，划出垫铁的位置，凿出基础麻面，用红丹粉检查，当接触面达到75 %时，用水平仪配合找水平，然后将垫铁电焊固定。设备运到汽机房后，用行车卸车，放置在滑道上，为保护汽机房地面，地面要铺设橡皮。利用葫芦将设备托运到安装位置，采用尼龙带吊装设备就位，并对设备进行找正，确定位置、水平度符合要求后，拧紧地脚螺栓后进行二次灌浆。

(5) 安装管道、阀门、弹簧支吊架等。新管道需进行酸洗和钝化；各种管道施工前应进行吹扫保持内部清洁，管道焊接采用氩弧打底，保证小管通流面积。施工所用材料必须具备材质单和出厂合格证方可使用；不定型管道走向及布置，经审核批准后方可施工，禁止擅自布置，做到统筹规划、布局合理、走线短捷、工艺美观且不影响通道。管道上2个成型管道相接应有短管连接，相邻两焊缝间距不小于管径且不小于150 mm;焊缝距弯头起点不得小于管外径或不小于100 mm。管道在穿墙或楼板时，位于墙或楼板的管段内不得有焊口,且穿墙或楼板的管道应有套管。在管线上安装仪表插座，疏水管座需要开孔，且孔径小于30 mm时应采用机械加工，开孔应在管道安装前进行。对口径和重量都比较大的管段进行安装时，运到位后应用链条葫芦调整。使用水平尺检测确保垂直段管道垂直度合格以及水平段管道水平合格。安装管道支吊架时，管道至油箱部位需制作底部支撑。原则上不允许在主油箱上动火，新管道与系统对接，原油管道需拆卸，敞口使用绸布和塑料皮包裹，移到安全区域，清理干净后再动火。

(6) 执行焊接工艺卡，氩弧焊。执行DL 869—2012，DL 5069—04，GB 4730和DL 5048—04标准。不准强行对口,对口间隙1～3 mm；错口小于1 %厚度(最大错口小于1 mm)。相邻两焊缝间距不小于管径且不小于150 mm；焊缝距弯头起点不得小于管外径或不小于100 mm。对接坡口角度应控制在30～35°，坡口内外壁控制在10～15 mm，应打磨光滑，不允许弯折或错口现象。焊接一次合格率要达到99 %以上。焊件组装时应垫置牢固，焊缝避免强制对口，以防止焊接过程中发生变形和产生附加应力；焊接组装的质量要求应符合焊接拼装允许偏差的要求。

(7) 其他要求。确定油泵与电机联轴器中心时，应满足圆周小于0.05 mm、开口小于0.05 mm及对轮间距小泵3～6 mm的要求。安装起吊设施，执行GB 706—88标准，工字钢长12 m，型号22b。防腐技术要求底漆和面漆都要刷2遍，均采用菱湖牌氯磺化聚乙烯漆，其中底漆应在除锈后4 h内进行，底漆表面干透后，检查漆膜表面，对局部进行补漆处理后，开始涂刷面漆，涂膜厚度不小于70 μm。

4 结束语

2022年准备实施一台液压油泵国产化改造，预计实施后设备运行将更加安全、可靠，能消除机组运行时起吊液压油泵主油箱负压系统被破坏，以及汽轮机2瓦和4瓦油档漏油和火险等隐患。新泵组设计取消了泵架和传动轴，缩短了轴系，结构更简单，维修工作量更小。此外，大力推进国产化替代，能给企业节省可观的费用，成功后将进一步向其他机组推广。