謝建勇

摘? 要：近年來(lái)，超超臨界機(jī)組由于其先進(jìn)的技術(shù)以及優(yōu)異的性能，在全國(guó)取得了廣泛運(yùn)用，給水泵作為汽輪發(fā)電機(jī)組不可或缺的重要輔機(jī)，其工作情況的好壞與機(jī)組的安全運(yùn)行息息相關(guān)。部分660MW超超臨界機(jī)組在給水泵的選擇上，配置采用的是一臺(tái)100%負(fù)荷的汽動(dòng)給水泵及一臺(tái)30%負(fù)荷的電動(dòng)給水泵，若汽動(dòng)給水泵運(yùn)行中故障跳閘，往往意味著汽輪發(fā)電機(jī)組的跳閘解列。文章對(duì)某廠660MW超超臨界機(jī)組汽動(dòng)給水泵推力瓦溫度高的原因進(jìn)行了分析，通過(guò)排除與驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)平衡鼓與平衡套之間間隙過(guò)小是造成推力瓦溫度高的主要原因，更換新的平衡鼓后，汽動(dòng)給水泵推力瓦溫度恢復(fù)正常。

關(guān)鍵詞：汽動(dòng)給水泵;推力瓦;平衡鼓;溫度高;分析處理

中圖分類號(hào)：TM621.3? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）24-0132-02

Abstract： In recent years， ultra-supercritical unit has been widely used in the whole country because of its advanced technology and excellent performance. Feed water pump is an indispensable auxiliary machine of turbogenerator set. Its working condition is closely related to the safe operation of the unit. In the selection of feedwater pumps， some 660MW ultra-supercritical units are configured with a 100% load steam feed pump and a 30% load electric feed pump. If the steam feed pump fails to trip during operation， it often means the tripping of turbogenerator sets. In this paper， the reason for the high temperature of thrust pad of steam feed pump in 660MW ultra-supercritical unit of a certain factory is analyzed. Through exclusion and verification， it is found that the main reason for the high temperature of thrust pad is that the clearance between balance drum and balance sleeve is too small. After the replacement of the new balance drum， the thrust pad temperature of the steam feed pump returned to normal.

Keywords： steam feed pump; thrust tile; balance drum; high temperature; analysis and treatment

引言

某廠660MW超超臨界機(jī)組僅配置了一臺(tái)100%負(fù)荷的汽動(dòng)給水泵，生產(chǎn)廠家為上海KSB泵業(yè)有限公司，這是一臺(tái)CHTD8/5型臥式多級(jí)筒型離心泵，軸功率為26298kW，額定流量2549t/h，總揚(yáng)程3732.2m，額定工作轉(zhuǎn)速5106r/min。汽動(dòng)給水泵正常運(yùn)行時(shí)，其軸向推力由平衡鼓、平衡盤(pán)和推力軸承共同承擔(dān)。

在投產(chǎn)前的調(diào)試過(guò)程中，該泵非工作面推力瓦溫度一直偏高，尤其是轉(zhuǎn)速3500r/min以上時(shí)，非工作面推力瓦溫度快速上漲至80℃以上，甚至逼近保護(hù)跳閘值（90℃），嚴(yán)重影響機(jī)組的帶負(fù)荷調(diào)試試驗(yàn)，并威脅機(jī)組投產(chǎn)后的安全穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)對(duì)推力瓦溫度高的原因展開(kāi)分析，徹底解決此故障是當(dāng)前必須解決的問(wèn)題。

1 汽動(dòng)給水泵軸向推力產(chǎn)生及平衡原理

離心泵在運(yùn)行時(shí)，泵內(nèi)液體作用在葉輪蓋板兩側(cè)上的軸向力主要包括：葉輪兩側(cè)壓強(qiáng)不對(duì)稱產(chǎn)生的軸向力、泵內(nèi)液體軸向流入徑向流出時(shí)由于流向變化對(duì)葉輪產(chǎn)生的軸向力，通常將上述兩個(gè)軸向力的合力，稱為軸向推力，軸向推力會(huì)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向位移，造成葉輪和泵殼動(dòng)靜間隙減小，嚴(yán)重時(shí)造成動(dòng)靜部分摩擦，導(dǎo)致汽泵振動(dòng)過(guò)大、發(fā)熱甚至葉輪損壞，威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，正常運(yùn)行中，必須對(duì)汽動(dòng)給水泵產(chǎn)生的軸向推力進(jìn)行平衡，確保其在可控的范圍內(nèi)，平衡軸向推力的方法主要有：

1.1 平衡盤(pán)

平衡盤(pán)裝置由平衡盤(pán)和平衡圈組成，平衡盤(pán)裝在末級(jí)葉輪后面軸上，和葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。平衡圈固定在出水段泵體上，平衡盤(pán)左邊和末級(jí)葉輪出口相通，右邊則通過(guò)一接管和泵的吸入口相連。因此，平衡盤(pán)右邊的壓力接近于泵入口液體的壓力，平衡盤(pán)左邊的壓力小于末級(jí)葉輪出口壓力，高壓液體能通過(guò)平衡盤(pán)與平衡圈之間的間隙回流至泵的吸入口，在平衡盤(pán)兩側(cè)產(chǎn)生一個(gè)平衡力。泵正常運(yùn)行時(shí)，隨著軸向推力大小的變化，平衡盤(pán)與平衡環(huán)之問(wèn)間隙相應(yīng)增大或減小，使平衡盤(pán)兩邊的壓差相應(yīng)減小或增大，從而推動(dòng)平衡盤(pán)及整個(gè)轉(zhuǎn)子向左或向右移動(dòng)，自動(dòng)平衡軸向力，達(dá)到新的平衡。

1.2 平衡鼓

平衡鼓裝在軸的末級(jí)葉輪后面，其在固定于大端蓋上的節(jié)流襯套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，平衡鼓右邊為平衡室，通過(guò)平衡管將平衡室與第一級(jí)葉輪前的吸入室連通。因此，平衡室內(nèi)的壓力很小，而平衡鼓左邊是末級(jí)葉輪的背面泵腔，腔內(nèi)壓力比較高。平衡鼓外圓表面與泵體上的平衡套之間有很小的間隙，使平衡鼓的兩側(cè)可以保持較大的壓力差，以此來(lái)平衡部分軸向推力。

1.3 推力軸承

在推力軸承的推力盤(pán)兩側(cè)各安裝若干推力瓦塊，根據(jù)軸向推力的方向分為工作瓦塊和非工作瓦塊，通過(guò)推力盤(pán)與推力瓦塊的接觸來(lái)消除未完全平衡掉的軸向推力，在推力軸承內(nèi)充滿了潤(rùn)滑油，推力盤(pán)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量由潤(rùn)滑油帶走，使推力瓦保持在合格的溫度范圍內(nèi)。通常平衡鼓和平衡盤(pán)能平衡90-95%左右的軸向推力，未完全平衡掉的軸向推力則由推力軸承來(lái)承受。

該廠采用的是平衡盤(pán)、平衡鼓與推力軸承組合的軸向力平衡裝置，設(shè)計(jì)上能保證軸向推力在允許范圍內(nèi)。

2 汽動(dòng)給水泵推力瓦溫度高故障原因分析

通過(guò)對(duì)軸向推力平衡原理的分析，總結(jié)出造成汽動(dòng)給水泵推力瓦溫度高的原因主要有以下幾條：

2.1 潤(rùn)滑油供油壓力低、油量過(guò)小或油質(zhì)不合格

若推力軸承潤(rùn)滑油供回油管道存在堵塞現(xiàn)象或者油泵出力不足等原因，導(dǎo)致油壓過(guò)低油量過(guò)小，或者由于油質(zhì)惡化無(wú)法建立正常油膜，均會(huì)使推力瓦摩擦產(chǎn)生的熱量無(wú)法被帶走，必然會(huì)導(dǎo)致推力瓦溫度升高。

2.2 推力瓦間隙過(guò)小

在汽泵的安裝過(guò)程中，若由于制造、安裝質(zhì)量不良，或者由于推力瓦塊磨損變形等原因，造成推力瓦間隙過(guò)小，將會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油不能被旋轉(zhuǎn)的推力盤(pán)帶到推力瓦塊的末端，造成油膜無(wú)法正常建立，從而導(dǎo)致推力瓦塊與推力盤(pán)磨碰，造成推力瓦溫度升高，甚至燒損。

2.3 平衡盤(pán)與平衡圈之間間隙或平衡鼓與平衡套之間間隙過(guò)小

若由于制造、安裝質(zhì)量不良等原因，造成汽泵平衡盤(pán)與平衡圈之間間隙或平衡鼓與平衡套之間間隙過(guò)小，則給水泵出口的高壓水流入平衡室內(nèi)水量減小，導(dǎo)致平衡室內(nèi)壓力降低，平衡鼓兩側(cè)壓力差增大，產(chǎn)生的平衡力增加，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子向高壓側(cè)移動(dòng)，造成推力盤(pán)與非工作瓦間隙減少，推力瓦溫度升高。

3 汽動(dòng)給水泵推力瓦溫度高故障原因確定

針對(duì)以上原因分析，該廠將汽泵停運(yùn)后分別進(jìn)行了具體排查確定：

（1）對(duì)汽泵潤(rùn)滑油進(jìn)油管的節(jié)流孔進(jìn)行檢查，并使用壓縮空氣對(duì)其進(jìn)行吹掃，檢查發(fā)現(xiàn)不存在脫落或堵塞情況。（2）由于潤(rùn)滑油泵運(yùn)行時(shí)油壓在合格范圍內(nèi)，校驗(yàn)潤(rùn)滑油管路壓力開(kāi)關(guān)，確認(rèn)油壓顯示正常，排除油泵出力不足的情況。（3）取汽泵潤(rùn)滑油油樣進(jìn)行化驗(yàn)，潤(rùn)滑油油質(zhì)合格，排除油質(zhì)原因。（4）對(duì)汽泵推力軸承進(jìn)行解體檢查，檢查推力瓦間隙是否在合格范圍內(nèi)。說(shuō)明書(shū)上明確規(guī)定，推力間隙的合格范圍為0.4-0.5mm之間。經(jīng)過(guò)測(cè)量，推力瓦間隙為0.44mm，符合要求。（5）對(duì)汽泵推力瓦塊進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)部分瓦塊有磨損，將所有瓦塊進(jìn)行了更換，更換前對(duì)新瓦塊的厚度、平整度和接觸情況進(jìn)行了檢查，確保瓦塊合格。（6）對(duì)平衡盤(pán)進(jìn)行解體檢查，檢查平衡盤(pán)與平衡圈之間間隙是否在合格范圍內(nèi)。說(shuō)明書(shū)上明確規(guī)定，推力間隙的合格范圍為0.3-0.4mm之間。經(jīng)過(guò)測(cè)量，推力瓦間隙在0.32mm，符合要求。（7）對(duì)平衡鼓進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)平衡鼓與平衡套之間間隙很小，測(cè)量值為0.08mm，而說(shuō)明書(shū)上明確規(guī)定，平衡鼓與平衡套之間間隙的合格范圍為0.3-0.4mm之間，不符合規(guī)定。

經(jīng)過(guò)逐一排查，確定了造成汽動(dòng)給水泵推力瓦溫度高故障的原因是平衡鼓與平衡套之間間隙過(guò)小。

4 汽動(dòng)給水泵推力瓦溫度高故障處理

針對(duì)平衡鼓與平衡套之間間隙過(guò)小這一問(wèn)題，該廠經(jīng)過(guò)分析討論，采取了如下措施：（1）對(duì)平衡鼓與平衡套安裝情況進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)安裝工藝符合要求。（2）在平衡室與給水泵入口聯(lián)通管上加裝手動(dòng)門(mén)，用以調(diào)整平衡回水流量，當(dāng)汽動(dòng)給水泵高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，平衡鼓前后壓差過(guò)大，產(chǎn)生的平衡力過(guò)大而造成非工作面推力瓦塊溫度過(guò)高時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)手動(dòng)門(mén)開(kāi)度大小來(lái)調(diào)節(jié)平衡鼓前后壓力差，降低平衡鼓產(chǎn)生的平衡力，從而減小推力瓦非工作面的受力，達(dá)到降低推力瓦溫的目的。

經(jīng)過(guò)處理后，將汽泵啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)至3500r/min，通過(guò)調(diào)整平衡回水流量，汽泵非工作面推力瓦溫度穩(wěn)定在55℃左右，將機(jī)組負(fù)荷帶到滿負(fù)荷，汽泵轉(zhuǎn)速在4800r/min左右，給水流量2150t/h，汽泵工作面和非工作面推力瓦溫度分別為58℃、61℃左右，均為正常工作溫度，汽動(dòng)給水泵推力瓦溫度高缺陷消除。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析與排查，該廠確定了平衡鼓與平衡套之間間隙過(guò)小是造成汽動(dòng)給水泵非工作面推力瓦溫度高的原因，在采取在平衡室與給水泵入口聯(lián)通管上加裝手動(dòng)門(mén)調(diào)整平衡回水流量的方法后，成功的消除了汽動(dòng)給水泵推力瓦溫度高故障。目前，該汽泵已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行，各參數(shù)均正常并滿足機(jī)組各工況運(yùn)行要求，保障了機(jī)組的調(diào)試試驗(yàn)及安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵理論與設(shè)計(jì)[M].中國(guó)宇航出版社，2011.