超臨界630 MW機(jī)組給水泵汽輪機(jī)故障分析

1、超臨界630 MW機(jī)組給水泵汽輪機(jī)故障分析周兆峰(河南華潤(rùn)電力首陽(yáng)山有限公司)【摘要】本文對(duì)河南華潤(rùn)首陽(yáng)山發(fā)電有限責(zé)任公司鍋爐汽動(dòng)給水泵在運(yùn)行中發(fā)生故障損壞的原因進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施【關(guān)鍵詞】油室 漏汽 流量 汽蝕汽動(dòng)給水泵概況1.1我公司的汽動(dòng)給水泵前置泵是上海電力修造總廠生產(chǎn)的FA1D67型離心泵，為水平、單級(jí)軸向分開(kāi)式，具有一支撐在近中心線的殼體以允許軸向和徑向自由膨脹，從而保持對(duì)軸線中心一致。泵整體安裝在裝有適合的排水裝置的剛性結(jié)構(gòu)的泵座上。前置泵主要由泵殼、葉輪、軸、葉輪密封環(huán)、軸承、軸、聯(lián)軸器及泵座等部件組成。汽動(dòng)給水泵是上海電力修造總廠有限公司生產(chǎn)的FK4E39-S型

2、離心泵，為臥式、水平、四級(jí)筒體式離心泵；泵的芯包從英國(guó)WEIR公司原裝進(jìn)口。1.2汽泵主要由泵的芯包、內(nèi)外泵殼、水力部件、中間抽頭、平衡裝置、軸承、軸封以及泵座等部件組成。下圖是我公司汽動(dòng)給水泵結(jié)構(gòu)示意圖。1.3汽動(dòng)給水泵主要技術(shù)規(guī)范序號(hào)參數(shù)名稱單位額定工況點(diǎn)最大工況點(diǎn)單泵最小點(diǎn)1進(jìn)水壓力MPa2.612.572.72入口流量t/h961.61064.9240.43揚(yáng)程m3118318936504轉(zhuǎn)速rpm5710588557105必須汽蝕余量m5867256泵的效率%84.585447抽頭流量t/h324008抽頭壓力MPa16.0716.2809軸功率（含抽頭功率）kW9508106825

3、43110主泵出口流量t/h929.61024.9204.411主泵出口壓力MPa29.55330.03334.2212設(shè)計(jì)水溫185.58186.67185.5813泵體設(shè)計(jì)/試驗(yàn)壓力MPa37/55.514關(guān)閉壓頭m37303770373015正常軸承振動(dòng)值mm0.0316旋轉(zhuǎn)方向順時(shí)針（從傳動(dòng)端向自由端看）17軸承形式滑動(dòng)軸承+推力軸承18驅(qū)動(dòng)方式小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)（與給水泵同軸驅(qū)動(dòng)）1.4我公司給水泵小汽輪機(jī)采用杭州汽輪機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)技術(shù)生產(chǎn)的NK63/71型汽輪機(jī)。小汽輪機(jī)設(shè)計(jì)工況為主機(jī)TMCR由兩臺(tái)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，采用主機(jī)四段抽汽作為工作汽源，主機(jī)再熱蒸汽冷段作為備用汽源，調(diào)試及啟動(dòng)汽源由輔助

4、蒸汽系統(tǒng)提供，驅(qū)動(dòng)每臺(tái)鍋爐給水泵供給鍋爐55BMCR給水量，當(dāng)一臺(tái)汽動(dòng)泵因故停運(yùn)時(shí)，采用另一臺(tái)汽動(dòng)給水泵與電動(dòng)調(diào)速給水泵并聯(lián)運(yùn)行可保證機(jī)組在THA工況下的給水量。小機(jī)通過(guò)鼓形齒式撓性聯(lián)軸器與被驅(qū)動(dòng)泵相連，盤車裝置采用油渦輪式，能滿足鍋爐給水泵連續(xù)盤車的要求。小機(jī)排汽方式采用向下排汽，排汽直接導(dǎo)入主凝汽器。排汽管道上配置真空電動(dòng)蝶閥，在小機(jī)停運(yùn)時(shí)，用來(lái)切斷小機(jī)與凝汽器之間的聯(lián)系，防止影響主凝汽器真空，排汽管線上帶波紋膨脹節(jié)的三通補(bǔ)償器，以改善管道受力情況。排汽管上裝有安全膜板防止后汽缸和冷凝器因壓力升高而受損。小汽輪機(jī)配備有電子式、機(jī)械式超速保護(hù)裝置和機(jī)械式軸位移保護(hù)裝置與主電磁閥（俗稱磁力斷路

5、油門）各一套，使本汽輪機(jī)在超速、超軸位移與緊急情況下緊急停機(jī)。本汽輪機(jī)還配備有低真空、低油壓、高油溫與軸位移等報(bào)警或停機(jī)信號(hào)裝置，保護(hù)本輪汽機(jī)正常運(yùn)行。小汽輪機(jī)配備獨(dú)立的集中供油系統(tǒng)。供油系統(tǒng)配備有帶排油煙機(jī)和加熱設(shè)備的油箱，一套雙聯(lián)冷油器，一套雙聯(lián)濾油器用于過(guò)濾潤(rùn)滑油，另一套雙聯(lián)濾油器用于過(guò)濾調(diào)節(jié)油，兩臺(tái)型號(hào)相同的交流主油泵一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，一臺(tái)直流事故油泵，一臺(tái)盤車用頂軸油泵。1.5給水泵小汽輪機(jī)主要技術(shù)規(guī)范序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)1型號(hào)NK63/71 2型式單缸、單流、單軸、反動(dòng)式、純凝汽、冷端汽外切換3運(yùn)行方式變參數(shù)、變功率、變轉(zhuǎn)速4設(shè)計(jì)功率10682kW（給水泵效率為 85 %、轉(zhuǎn)速為 588

6、5 r/min）5額定工況功率9508 kW（給水泵效率為 84.5 %、轉(zhuǎn)速為 5710 r/min）6內(nèi)效率81.3%（TMCR工況時(shí)）、 80.7%（TRL工況時(shí)）7最大連續(xù)功率14MW8額定進(jìn)汽壓力1.127MPa溫度364.89額定排汽壓力13.5kPa溫度81.810額定轉(zhuǎn)速5710 r/min11調(diào)速范圍30005900 r/min12超速保護(hù)、動(dòng)作轉(zhuǎn)速6490 r/min（機(jī)械）、6430 r/min（電氣）13旋轉(zhuǎn)方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（從汽輪機(jī)向泵看）14與給水泵、連接方式齒式聯(lián)軸器直聯(lián) 15安裝方式獨(dú)立底盤 16高壓汽源再熱蒸汽冷段17壓力4.482 MPa18溫度295.6 1

7、9流量60 t/h20低壓汽源主機(jī)THA時(shí)采用四段抽汽21壓力1.127MPa22溫度364.823流量52.6t/h24低壓汽源切換40%主機(jī)負(fù)荷（定壓運(yùn)行）25低壓汽源切換點(diǎn)30%主機(jī)負(fù)荷（滑壓運(yùn)行）26最高排汽壓力1 3.5kPa27最高排汽溫度81.8給水泵汽輪機(jī)發(fā)生異常跳閘故障2.1給水泵汽輪機(jī)發(fā)生異常現(xiàn)象運(yùn)行工況：#1機(jī)組負(fù)荷628MW,汽機(jī)主控，1A、1B汽泵全投入自動(dòng)。14:04分1A汽前泵溫度升高至75度報(bào)警。負(fù)荷630MW，開(kāi)始降負(fù)荷。15:07分汽前泵驅(qū)動(dòng)端軸承溫度升高至90度跳前置泵，流量783t/h降至0，汽泵連跳。隨機(jī)進(jìn)行汽泵搶修工作，對(duì)汽前泵驅(qū)動(dòng)端軸承室進(jìn)行排油，

8、約有50ml油水污油量排出（正常應(yīng)該有400ml），對(duì)該油室進(jìn)行由沖洗，并加滿油室，對(duì)軸端加雙層的擋板，防止中分面漏氣至軸承室內(nèi)。17:06分1A汽前泵搶修工作結(jié)束，啟動(dòng)汽前泵，1A汽泵掛閘沖轉(zhuǎn)。1A汽泵沖轉(zhuǎn)至3000rpm,小機(jī)振動(dòng)最大150um(前軸承水平振動(dòng))，暖機(jī)，振動(dòng)最大降至50um以下；18:47分開(kāi)始升速，過(guò)程中給水泵后軸承水平振動(dòng)最大達(dá)13.3mm/s，并泵完成后，泵體振動(dòng)最大為前軸承水平軸振為6mm/s以下。19:39分，負(fù)荷610MW，1A汽泵流量從961t/h突降，最低降到529t/h，后續(xù)提升轉(zhuǎn)速增大出力至5805rpm,流量最高至703t/h。23:37分退出給水泵運(yùn)

9、行，維持3000rpm。12月27日停運(yùn)1A汽泵組轉(zhuǎn)檢修。2.2事件處理過(guò)程及存在的問(wèn)題1. 檢修解體1A汽前泵時(shí)，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端漏汽的中分面有焊接打磨后殘余的應(yīng)力高出部分，導(dǎo)致中分面把合不嚴(yán)密泄露，打磨推研后消除高點(diǎn)，并用密封脂加密封墊片的方式密封。2.發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端軸承座內(nèi)的軸瓦外腔至底部回油孔堵塞，導(dǎo)致軸瓦中部的甩油環(huán)不斷的將油帶至外腔內(nèi)，外腔油位高于油檔而外泄，軸瓦缺油磨損升溫到達(dá)跳泵值，泵組停運(yùn)。3.油室中的水分是由于汽前泵中分面泄露而進(jìn)入的。而油室中的污漬時(shí)由于電機(jī)側(cè)的風(fēng)扇不斷吹向該軸承處，沿著油檔位置進(jìn)入油室內(nèi)部的，導(dǎo)致該側(cè)回油孔堵塞。檢修時(shí)除對(duì)設(shè)備清掃外，對(duì)其油檔外側(cè)加裝擋風(fēng)環(huán)，防止灰

10、塵進(jìn)入。4. 檢修解體1A汽泵，檢查抽頭管道時(shí)，發(fā)現(xiàn)抽頭插管端部有明顯沖刷現(xiàn)象，抽頭管端部的兩個(gè)彈簧圈變形，一道聚四氟乙烯軟密封、一道氟橡膠O型圈軟密封及抽頭管端部的密封座缺失，導(dǎo)致出口給水從該處回流至第二級(jí)出口腔內(nèi)，泵體效率大幅下降。5. 1A泵體解體時(shí)發(fā)現(xiàn)，第二級(jí)葉輪吸入端密封環(huán)與耐磨環(huán)粘結(jié)一體，脫落在入口導(dǎo)葉體內(nèi)，磨損處深11mm的溝壑，封閉了入口流道。1A汽泵流量大幅下降，泵體效率大幅下降。6. 拆解葉輪，發(fā)現(xiàn)第一級(jí)葉輪密封環(huán)與耐磨環(huán)粘結(jié)一體，密封環(huán)脫落粘接在葉輪上。事件發(fā)生原因分析3.1事件發(fā)生的根本原因由于1A汽前泵電機(jī)風(fēng)扇吹送的風(fēng)，將灰塵沿油檔與軸頸間隙處，吹入驅(qū)動(dòng)端的軸承室內(nèi)，

11、在室內(nèi)集聚混合到達(dá)一定的量，將軸瓦外腔至底部的回油孔堵塞，導(dǎo)致軸瓦的甩油環(huán)附帶的油進(jìn)入外腔，油位不斷升高，當(dāng)高于油檔外泄，軸承室內(nèi)缺少油，軸瓦磨損升溫到達(dá)跳泵值，泵組停運(yùn)。3.2事件發(fā)生的根本原因1A汽泵出力下降原因：由于軸承溫度高跳泵，1A汽泵流量783t/h，瞬間降至0，轉(zhuǎn)速由5396rpm,降至713rpm，用時(shí)1分27秒，此過(guò)程中泵體流量全失，泵扔在惰走，泵體內(nèi)水在悶泵及摩擦的作用下，熱量由于無(wú)流量無(wú)法帶走，迅速汽化，加劇了動(dòng)靜部分摩擦和鼓風(fēng)效應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)動(dòng)部件受熱較快，與導(dǎo)葉殼體動(dòng)靜間隙消失，導(dǎo)致首級(jí)及第二級(jí)葉輪的密封環(huán)與耐磨環(huán)粘結(jié)為一體，首級(jí)密封環(huán)由于轉(zhuǎn)動(dòng)力矩巨大從導(dǎo)葉殼體上脫落。

12、跳泵后再啟動(dòng)過(guò)程中，二級(jí)耐磨環(huán)由于抽頭的泄漏，泵體出口水壓在第二級(jí)出口處，造成級(jí)前后壓差太大，在該作用力的驅(qū)使下降密封環(huán)及耐磨環(huán)壓入入口導(dǎo)葉方向，該部件做過(guò)滲碳處理硬度較高，導(dǎo)葉體為鑄鋼件，較軟磨損出11mm的深槽，并封閉流道，瞬間的流量喪失，導(dǎo)致泵體出力能力大幅度下降。3.3事件發(fā)生的間接原因油室中的水分是由于汽前泵中分面泄漏從油檔與轉(zhuǎn)軸的間隙處進(jìn)入的。由于油室內(nèi)的水汽不能及時(shí)釋放掉，腔體內(nèi)存續(xù)微正壓，油杯中的油流不進(jìn)油室腔體內(nèi)，正常加油靠油杯處自流式補(bǔ)油效果差的原因。防范措施1.防止汽前泵軸承室的外部污染：除對(duì)設(shè)備檢修清掃干凈外，對(duì)其各汽前泵軸承室油檔外側(cè)加裝擋油環(huán)及擋水環(huán)，防止灰塵及汽水的進(jìn)入。2.防止回油堵塞：對(duì)其各汽前泵軸承室回油腔，開(kāi)設(shè)備用不小于6mm的回油孔，以防回油孔堵塞導(dǎo)致油外泄。3.現(xiàn)場(chǎng)合適位置增設(shè)緊急補(bǔ)油的保障箱，張貼說(shuō)明。內(nèi)設(shè)：重要輔機(jī)軸承加油的油壺和軸承油脂的油槍，并做使用登記記錄。在緊急補(bǔ)油時(shí)，不從正常油杯處加油，而是將軸承室上部的加油呼吸旋塞拆下，進(jìn)行強(qiáng)制加油。4.