汽轮机电动给水泵配套液力偶合器受损及修复处理方案

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电动给水泵配套液力偶合器故障分析及处理 [原创 2005.09.24 10:36:56]   
[摘 　要] 　介绍、分析了 1 号汽轮机电动给水泵配套液力偶合器受损及修复处理方案 ,涉及电动给水泵反转异常工况下液力偶合器内部部件的非正常运转受损、修复工艺制定、投运等。对同类型设备的故障处理具有借鉴意义。
[关键词] 　电动给水泵 　液力偶合器 　涡轮 　泵轮 　衬里材料
0 　引言
宝鸡二电厂 1 号机电动给水泵配套液力偶合器为日本荏原制作所生产的 GCH - 104A 型增速齿轮可变速液力偶合器。基本构成分为偶合器本体、输入轴(低速齿轮轴) 、高速齿轮轴、输出轴、齿轮润滑泵及工作油泵组件、辅助电动润滑油泵组件、转速控制组件。这些部件和部分油管道集装在一个箱体中 ,箱体下部为储油箱 ,油泵通过吸入管从油箱中吸油供给各轴承润滑、冷却用油和偶合器动力传动用油。3 根转轴分别由 6只支持滑动轴承支撑 ,由 3 只推力轴承实现 3 根轴的轴向定位并承受各种工况下的轴向推力。润滑油泵和工作油泵由输入轴通过齿套式联轴器拖动 ,辅助润滑油泵由电动机驱动。
偶合器本体是传递扭矩的核心部件 ,由涡轮和泵轮组成 ,涡轮用螺栓固定在高速齿轮轴一端 ,泵轮用螺栓固定在输出轴一端 ,罩壳用螺栓固定在涡轮上 ,运行时随涡轮一起旋转。转速控制组件由勺管、工作油流量控制伐、勺管驱动装置组成。
输入轴与输出轴分别用齿套式联轴器与驱动电动机和给水泵联接 ,输入转速为 1 490 r/ min ,由一对增速齿轮增速为 5 513 r/ min ,通过偶合器将此转速无级传递给输出轴 ,拖动给水泵 ,完成电动给水泵转速的无级调节。
1 　液力偶合器受损过程
1999 年 10 月 10 日 1 号机组运行中 ,给水系统运行方式为电动给水泵与汽动给水泵 B 并列运行。汽动给水泵 A 与系统并泵后 ,电动给水泵降速退出运行过程中 ,因电动给水泵出口逆止门卡涩 ,造成高压给水倒流 ,冲动电动给水泵倒转 ,拖动偶合器输出轴反转 , 而泵的反转保护又因故未投 ,驱动电机未跳。与正常运行工况相比 ,偶合器涡轮按原方向运转 ,泵轮则反向运转 ,导致偶合器内部动力传递油滑差迅速增大 ,偶合器内部油温急剧上升。当运行人员发现电动给水泵转速勺管指令已到零 ,而实际转速达 4 700 r/ min ,立即手动关闭电动给水泵出口电动门 ,此时 5 号轴承金属温度高 ,保护动作 ,驱动电机已跳闸。在电动给水泵出口电动门由全开至全关的 1 min 内 ,高压给水继续倒流 ,冲动电动给水泵倒转 ,拖动偶合器输出轴反转 ,带动高速齿轮轴和输入轴反转 ,同时 ,高压给水倒流冲动前置泵反转 ,带动驱动电机、输入轴和高速齿轮轴反转 ,导致齿轮润滑油泵和工作油泵均反向运转 ,工作油压下降(润滑油压因电动辅助油泵联起保证了正常供给) 。电动给水泵出口电动门全关后 ,高压给水停止倒流 ,事故过程结束。
2 　液力偶合器受损原因分析
上述两个非正常运行过程历时 4 min ,造成液力偶合器内部受损。
(1) 电动给水泵出口逆止门卡涩 ,造成高压给水倒流 ,冲动电动给水泵倒转 ,拖动偶合器输出轴反转 ,而泵的反转保护又因故未投 ,驱动电机未跳。与正常运行工况相比 ,偶合器涡轮按原方向运转 ,转速 5 513 r/min ;泵轮则反向运转 ,转速最高达 4 700 r/ min ,导致偶合器内部动力传递油滑差急剧增大 ,偶合器内部油温急剧上升;偶合器泵轮后侧衬里材料因内部油温急剧上升全部溶化 ,勺管、泵轮、涡轮等部件表面呈烤蓝色 ,罩壳上一只易熔塞熔化 ,临近高温区域的 5 号支持轴承合金前半侧严重熔化。
(2) 在 5 号轴承金属温度高保护动作 ,驱动电机已跳闸 ,电动给水泵出口电动门由全开至全关的 1 min内 ,高压给水继续倒流 ,冲动电动给水泵倒转 ,拖动偶合器输出轴反转 ,带动高速齿轮轴和输入轴反转 ,同时 ,高压给水倒流冲动前置泵反转 ,带动驱动电机、输入轴和高速齿轮轴反转 ,导致齿轮润滑油泵和工作油泵均反向运转 ,油泵入口管道上设有逆止阀 ,造成油泵入口压力异常升高 ,4 根齿轮轴对应的 8 只铜套轴承严重超比压运行数分钟 ,轴承磨损后从动轴卡死 ,造成工作油泵主动齿轮轴与润滑油泵齿轮主动轴花键插接应力集中处断裂。
(3) 熔化的偶合器泵轮后侧衬里材料残片、号支持轴承合金残片、铜套轴承磨损残片掉入油箱中 ,对电泵油系统造成污染。
3 　受损部件的修复
3. 1 　偶合器的修复
(1) 解体偶合器部件 ,清理内部磨损衬里材料残片。
(2) 对泵轮、涡轮、勺管等核心部件进行表面金属探伤检查和硬度检查 ,并测量部件加工相关尺寸 ,确认偶合器在非正常工作状态下有无金属内部损伤及变形。
(3) 测量勺管弯曲度应小于 0. 05 mm。
(4) 偶合器泵轮后侧衬里修复。用机械及化学方法将残留在钢胎(Cr - Mo 钢) 上的原衬里材料清理干净;挂衬 ,单边厚度 4 mm ,挂衬材料为:ZCHSnSb11 - 6 ;挂衬过程钢胎体温度应控制恒温 300 ℃,确保挂衬过程工件无变形;挂衬完毕 ,车床上工件找正要求:圆周跳动 0. 03 mm;端面瓢偏 0. 03 mm;车削衬里材料 , 内径尺寸为 235. 40-    0. 03 mm ;车削衬里材料后表面粗糙度应达到 0. 8 级;加工结束 ,进行超声波探伤和表面着色检查 ,确保衬里材料与钢胎粘合牢固可靠 ,无浇注缺陷。
3. 2 　齿轮工作油泵和润滑油泵的修复
    (1) 检查、确认工作油泵和润滑油泵入口逆止阀和滤网完好。
    (2) 更换工作油泵主动齿轮轴备件。
    (3) 更换工作油泵和润滑油泵 8 只铜套轴承 ,轴颈与铜套轴承应接触良好 ,齿轮端面与铜套轴承端面应接触良好;轴承径向间隙为 0. 06～0. 10 mm ,轴向窜动量应为 0. 08～0. 12 mm。
    (4) 油泵组装时各零件表面应清理干净 ,并涂清洁透平油;铜套轴承上油道、油孔位置应正确;铜套轴承与壳体装配应紧密 ,并锁紧。
    (5) 油泵组装结束手盘应灵活、轻快 ,与低速齿轮轴找正合格后用齿套式联轴器连接 ,外齿套应能自由滑动 4～6 mm。
3. 3 　5 号支持轴承的修复
    (1) 更换 5 号支持轴承备件。
    (2) 6 只支持轴承 ,轴颈和轴承合金应接触良好 ,轴承间隙符合质量标准 ,润滑油道正确、畅通。
    (3) 3 只推力轴承 ,推力盘与瓦块轴承合金应接触良好 ,推力间隙符合质量标准。

3. 4 　油系统的清理与冲洗
    (1) 各部件吊出检查时 ,人工清理油箱内部 ,用面团沾干净油箱底部和四壁。
    (2) 总装结束 ,向油箱中注入 N - 32 透平油 ,达到油位计中部位置。
    (3) 启动电动润滑油泵 ,对油系统进行冲洗、循环24 h ,检查滤网前后压差 ,必要时切换滤网 ,对脏污滤网进行清洗;冲洗、循环 8 h 滤网压差小于 0. 03 MPa且稳定 ,即认为油冲洗合格。

4 　试运转
(1) 启动电动润滑油泵 ,分别手动、电动操作勺管驱动机构 ,勺管前后移动灵活自如 ,行程应达到 100mm。
(2) 给勺管电动执行机构送电 ,CRT 上勺管位置至零 ,此时检查就地勺管位置应为零 ,启动电动给水泵 ,调整润滑油压和工作油压。要求:润滑油泵出口压力为 0. 20～0. 25 MPa;润滑油供油母管压力为 0. 15～0. 20 MPa;勺管位置为零时 ,工作油泵出口压力为0. 20 MPa。
(3) 值班员在 CRT 上每间隔 5 %给定勺管位置指令 ,记录就地勺管位置和给水泵转速 ,上限转速控制在4 500 r/ min。
(4) 上行、下行一次为 1 次试验 ,共做 3 次试验 ;同一次试验 ,上行与下行同一勺管位置对应转速差应小于 50 r/ min;两次试验 ,同一方向、同一勺管位置对应转速差每次应小于 50 r/ min。
(5) 试验合格 ,电动给水泵投入备用。

5 　小结
      
本次液力偶合器修复工作是在缺乏应有的技术资料的情况下 ,首次抢修日本进口设备。根据有关液力偶合器检修技术规程规范中的技术要求 ,自行制定抢修技术措施 ,确定关键性技术问题的处理方案 ,经实施后取得了令人满意的效果 ,为处理类似问题积累了宝贵的实践经验。

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偶合器的修复没有泵轮等转子装配，平衡修复工作。

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好文章下来学学。