某660 MW机组汽动给水泵调试中的问题与处理

张新闻

(湖南省火电建设公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

汽动给水泵组是汽轮发电机组的重要辅助设备。因为给水泵驱动汽轮机(简称小汽轮机)采用主汽轮机的四段抽汽作为驱动介质，在机组负荷发生变化的情况下，其抽汽压力也跟随变化，可以使小汽轮机的输出功率具有一定的自适应性，提高了机组的热经济性，所以300 MW及以上的机组一般都采用汽动给水泵作为锅炉正常运行时的主要供水设备，而电动给水泵只是在启动时使用和作为一种备用手段。汽动给水泵组的正常运行是汽轮发电机组满负荷运行的基础，直接关系到整个机组168 h满负荷试运的顺利进行。

在某660 MW超超临界机组的整套启动调试期间，因为2台汽动给水泵组在调试当中出现了比较多的问题，汽动给水泵组迟迟不能投入，导致调试时间拖长，对整个机组的试运造成了不小影响。这些问题中来自设备及系统的原因较多，所以有的问题2台小汽轮机具有共性。此外，也有安装方面的缺陷所引起的问题。

1 汽动给水泵组概况

某660 MW超超临界机组的主给水系统设计采用2台50 %容量的汽动给水泵和1台30 %容量的电动给水泵。汽动给水泵的驱动汽轮机为东方汽轮机厂生产的单缸、单流、单轴、反动式、纯凝汽小汽轮机，额定功率12 270 kW，调速范围3 000～5 600 r/min。每台小汽轮机配独立的润滑油系统，MEH的控制压力油来自主机DEH系统。小汽轮机配1个主汽阀和1个调节阀，由MEH控制小汽轮机的启动和调速。驱动用的蒸汽只有1路低压汽源，不设计高压汽源和相应的执行机构，控制比较简单。正常供汽来自主汽轮机的四段抽汽，备用汽源及调试用汽来自辅助蒸汽，汽源通过电动阀进行切换。小汽轮机排汽通过刚性排汽管与带波纹膨胀节的排汽管排入主凝汽器。小汽轮机设计有1个排汽蝶阀，蝶阀采用进口产品，确保主机真空严密性。给水泵与小汽轮机共用润滑油系统，轴封为迷宫式密封结构，密封水回水经多级水封直排凝汽器予以回收。

2 调试中的主要问题

汽动给水泵组调试中接连出现了比较多的问题，特别是在机组进入168 h试运行后，2台小汽轮机的润滑油中都出现了严重的带水现象，危及了小汽轮机的安全运行。归纳起来，主要有以下问题：

(1) 在汽轮机建立真空后，2台小汽机台板间隙均产生变化，有的达到900 μ m；

(2) 控制油中有杂质，伺服阀出现故障，调节阀卡涩；

(3) 1台汽泵组轴承振动大；

(4) 2台小汽机调门均出现摆动，转速控制不稳；

(5) 小汽轮机排汽碟阀关闭不严，影响真空；

(6) 2台小机的润滑油系统均进水。

下面主要针对润滑油系统进水、给水泵组轴承振动、小汽轮机台板间隙变化、小汽机转速控制不稳等4个主要问题进行原因分析。

3 问题分析

3.1 小汽轮机润滑油进水

汽动给水泵组正常投入运行后，发现2台汽动给水泵的润滑油箱油位都升高，润滑油中有进水迹象。对润滑油取样观察，润滑油有乳化现象；进行化验分析，含有较多的水分；对油样进行破乳试验，加入破乳剂45 min不能破乳，表明润滑油中已经严重进水。随着运行时间延长，润滑油箱的油位是上涨趋势。采用真空油净化装置24 h持续滤水，仍不能使水量减少，且有恶化的趋势。从滤出的水量看，平均2 h就可把一个18 L的油桶装满，说明漏水非常严重。

3.1.1 进水途径分析

从系统情况分析，存在3种进水途径。

(1) 从小汽轮机的轴封蒸汽漏入轴承座进入润滑油中。当轴封压力调整不当导致压力过高时，轴封蒸汽会从轴封往外冒出，泄漏的蒸汽进入轴承箱中，会导致润滑油带水。从现场检查看，起初确实存在轴封冒汽的现象，但在调整了轴封蒸汽压力后，轴封汽外漏的现象消除，但润滑油中仍然有严重的进水。另一方面，轴封泄漏导致进水是一个缓慢的过程，但从真空油净化装置滤出的水分来看，水量非常大。所以，可以认为轴封蒸汽泄漏不是导致润滑油大量带水的主要原因。

(2) 润滑油冷却器漏水进入油中。润滑油冷却采用的是板式热交换器，如果冷却器水侧与油侧的密封不好，有可能产生相互渗漏现象。首先从投运前的水压试验结果表明，冷油器的严密性很好，质量没有问题；其次，如冷却水漏入油侧，前提是冷却水压力高于润滑油压力，但测量结果是：冷却水压力为0.15 MPa，润滑油压力为0.28 MPa，油压高于水压；再次，检查冷却水，不存在含油份的现象。所以，可以排除冷油器泄漏造成油中带水。

(3) 给水泵的机械密封水进入了润滑油中。给水泵的轴承润滑油来自于小汽轮机润滑油系统，给水泵的轴封采用迷宫式密封结构，密封水回水设计是通过多级水封器排入主凝汽器。如密封水要进入油中，可能的原因是：①当给水泵的机械密封存在问题，造成高压水泄漏量大，或者机械密封水压力和流量调整不合理，导致回水量增加，同时回水不畅通的情况下，密封回水就会从回水腔室溢出来，进入轴承挡油环与回水腔之间的腔室中。在这个腔室中，设有排水孔，微量的水可以从孔中排出，不会从挡油环进入轴承座中。但当回水量大，排水孔不能及时排出时，就可能从挡油环进入轴承座中。又因为轴承座回油，会使回油腔产生微负压，对排水腔中的水蒸气产生抽吸作用，也导致润滑油的水分增加；②如果水封器设计不合理，也会造成密封水回水不畅而进入油系统；③回水系统的两端压差小于设计要求，也会使实际回水流量小于设计流量，使密封水回流不及时而进入油系统中。

3.1.2 检查与试验

为了查明密封水漏入油中原因，进行了以下检查与试验。

(1) 根据厂家提供的密封水压力和流量要求检查密封水，按要求调整了密封水的压力，保持密封水差压在设计范围。 在控制密封回水温度不超过90 ℃的情况下，把压力尽可能调低，以控制密封回水量。但在调整密封水后润滑油仍然进水，说明主要问题不在密封水量调整方面。

(2) 制造厂专家检查了汽泵的出厂记录，汽泵密封结构及安装时的间隙测量记录等资料，认为其符合制造要求范围，排除了间隙过大产生密封回水过大的问题。

(3) 检查回水系统。因为在水封器初次投用时发现其设计不合理，密封水回不了凝汽器，因调试工期紧迫，采用了密封水直排凝汽器地坑的临时措施。系统改动后，密封水排放的动力主要是回水腔压力及腔室与排放口之间的高差，却少了凝汽器的真空抽吸，所以回水管道总的压差就减小了，回水的能力大为降低。当泵未运行时，因只有暖泵水从机械密封泄漏较少水量，回水管道可以满足排放要求；但泵运行后，泵出口端的水压提高很多，机械密封泄漏的水量增加，导致回水不足，回水腔满水。经过试验验证，回水接入凝汽器后，密封水就不再进入润滑油中了。

所以，拆除水封器改为外排，导致密封水回水能力降低是润滑油进水主要原因。

3.1.3 处理措施

因为水封器设计不合理造成了密封水进入润滑油，所以解决的方法是改进水封器。把原来的双U型改成单U型水封器，既能满足不漏真空的要求，又不会产生阻塞，让密封水顺畅回入凝汽器。运行表明，在凝汽器真空建立后，密封水回水不再漏入润滑油中，小汽轮机的润滑油中没有出现油中带水的情况。

3.2 小汽轮机建立真空后台板间隙变化

在小汽轮机调试过程中，发现2小汽轮机的台板间隙在建立真空后有较大变化，经检测，最大值达到了0.93 mm。当真空破坏后，间隙值又变小，由此可以判断是真空对小汽轮机台板间隙产生了重大影响。

台板间隙增大，需要有提升力或扭转力矩。所以真空通过什么途径产生了提升力或扭转力，是需要查找的主因。从现场间隙变化点及测量数据分析，台板间隙增大主要是以台板基础为支点，在排汽端存在很大的向上或左右扭转力。

3.2.1 原因分析

产生排汽端扭转力矩，主要有下面几个因素。

(1) 小汽轮机垂直段排汽管的强度不够，在高真空下，排汽管产生了变形而造成应力。因排汽管与汽缸是刚性连接，变形应力产生扭力矩作用在汽缸上，造成了台板抬升，使其间隙增大。为了查明这一因素，测量了排汽管在真空变化前后4个方向的截面数据，发现截面尺寸没有什么变化，说明排汽管强度是满足要求的。为了消除变形应力的影响，还在垂直排汽管里面焊接了十字型支撑架，进一步提高其强度，但这一措施对台板间隙变化没有作用。这说明排汽管强度不够对造成台板间隙变化的影响很微小。

(2) 水平段排汽波纹膨胀节及排汽管在抽真空后产生位移，会对垂直段排汽管形成一个拉力，因排汽口与排汽管刚性连接的原因，此拉力通过垂直段排汽管产生扭矩，造成台板间隙变化。通过检测，当凝汽器建立-90 kPa真空后，水平段波纹节端部向凝汽器方向发生了20 mm左右的位移。这样就在垂直排汽管的下端产生了拉力。因为连接凝汽器的水平段排汽管与小汽轮机的中轴线存在一个近90°的角，所以对小汽轮机产生了扭转力矩，造成汽缸排汽口凝汽器侧台板上翘，间隙增加。水平段产生位移的原因，主要是建立真空后在水平段排汽管端部上的压力差所产生的压力。经计算，在-90 kPa真空下，直径2 000 mm排汽管可产生295 kN压力。此力需要由垂直段排汽管和凝汽器壳体共同来承担。当凝汽器壳体的刚度不够时，压力会使壳体产生弹性变形。

所以，凝汽器壳体的强度不足是间隙变化的主要因素。

3.2.2 处理措施

因为凝汽器壳体强度不足，真空建立后排汽管产生的压力造成位移是台板间隙增加的主要原因，所以在水平排汽管段加固定支座或在凝汽器内部加支撑以提高强度，不使排汽管产生这么大位移，即可解决台板间隙增加的问题。

3.3 汽动给水泵组驱动端轴承振动大

在调试A汽动给水泵组时发现，单独运行小汽轮机轴承振动正常，当连接联轴器后，给水泵组启动运行，泵的驱动端及小汽机驱动端轴承产生振动。停止泵组运行，经过对系统润滑油油温、油压检查及轴封系统的检查、调整后，再次启动泵组运行，振动情况依旧。

3.3.1 分析与试验

针对这一现象，可从泵本身、联轴器、轴系找正、轴承润滑等可能对振动有影响的因素进行检查、分析和试验。

(1) 汽轮机或泵本身存在振动。为了检查这个原因，拆除了联轴器，单独启动小汽轮机运行。在不连轴的情况下，小汽轮机从启动到运行调节的转速范围内，汽轮机本身的振动情况良好。检查给水泵，不连轴盘动转子，灵活无卡涩。因此，小汽轮机本身振动的因素可以排除，泵本身动平衡原因造成振动的可能性也不是很大。

(2) 小汽轮机与泵连轴时找正不合要求。检查安装找正的数据及现场复核找正数据，均符合要求。

(3) 检查联轴器本身，没有质量缺陷。但发现联轴器两头啮合齿轮部位缺润滑油，处于一种干态啮合碰撞的状态。检查联轴器护罩上的喷油管，发现在“Y”型喷油管的分叉处，焊口破裂。润滑油从裂口泄漏，喷洒不到连接齿轮上，从而造成齿轮缺油。

因此，联轴器喷油管破裂造成齿轮缺油是产生泵组振动的原因。

3.3.2 处理措施

因为联轴器喷油管破裂，使齿轮缺润滑油造成齿轮干磨碰撞引起振动，修复“Y”型喷油管后，启泵运行，轴承振动恢复正常。

3.4 汽泵转速控制不稳定

在汽动给水泵调试时，发现汽泵转速不稳定，调门摆动。

3.4.1 可能原因排查

通过分析，调门出现摆动，有以下几种可能性。

(1) 蒸汽参数急剧波动，造成转速波动。经检查调门摆动时的参数曲线，参数是稳定的。

(2) 控制油压波动。检查控制油压曲线，油压稳定。

(3) 伺服阀或油动机故障。以单独阀位方式操作调门，调门工作正常，无摆动现象，说明伺服阀无问题。

(4) 调节输出回路干扰。伺服阀输出是大电流信号，电磁干扰造成输出波动的影响比较小，而且阀位控制方式时不波动，说明输出回路无问题。

(5) 自动调节回路有问题或参数设置不合适。重新检查MEH控制回路及有关参数，未发现问题。

(6) 转速信号不稳定。在转速控制方式下，当测量信号出现干扰时，由于实际转速要跟踪给定指令，调节器自动调节会造成调门摆动。把调门切换成阀位控制方式，保持调门开度不变，检查小汽机转速信号，发现转速回路确实存在干扰，转速有不稳定现象。分析产生干扰的原因，可能来自卡件本身，也可能来自测量回路或探头的屏蔽没有做好产生电磁干扰。通过检查发现，探头至就地接线盒的接线具有屏蔽层，但就地接线盒至MEH端子柜的转速信号电缆不是屏蔽电缆。

因此，转速信号回路没有屏蔽，应是出现干扰信号的原因。

3.4.2 处理措施

将转速测量回路的无屏蔽电缆更换成带屏蔽层的电缆，并把电缆的屏蔽层在机柜端单端接地，消减电磁场对测量回路的干扰，问题解决。

1 陈定兴．300 MW汽轮机汽动给水泵机械密封损坏原因及处理[J]．电力安全技术，2009(3).

2 胡大千，寿 兵，龚桂华．一台汽动给水泵的振动分析及处理对策[J]．江苏电机工程，2007(3).

3 周 瑶，石步全．汽动给水泵轴封漏水及盘车脱扣的技术改造[J]．华东电力，2002(4).