液力偶合器勺管开度不一致故障分析及处理

潘铎　王玉彬　孟维民　付勇

摘要： 随着国民经济的发展，为了满足电网调峰及电厂的经济运行的需要，越来越多的电厂采用液力偶合器作为主给水泵的调速装置。本文针对R16K5 50型液力偶合器在运行中出现的故障，从液力偶合器的工作原理、设备构造等方面进行分析、判断异常产生的原因、并提出解决方法。

1.绪论

1.1引言

在电厂中，给水泵组既是汽水循环系统的心脏，又是常规岛中耗电最多的设备。由于机组调峰的需要，无论从经济性还是适应变压运行的角度考虑，大多数给水泵组均采用了液力偶合器以适应给水泵的运行要求。

2.液力偶合器工作原理

液力偶合器采用集装式箱体结构，将偶合器的主体部分和一对增速齿轮，工作油、润滑油油管路合并在一个箱体中，箱体的下部作为油箱，使得箱体和油箱组成一个紧凑的整体。外部为一个整体罩壳，保证密封严密。液力偶合器工作油在工作油泵的驱动下，与冷油器出口的工作油汇合后经过控制阀进入泵轮与涡轮构成的腔室，形成环流，在泵轮与内套构成的腔室内，部分环流的工作油经过勺管形成回油进入冷油器，经冷油器冷却的工作油从出口开始一个新的循环。由于工作油在泵轮与涡轮、泵轮与内套的两个腔室内不断环流，会摩擦发热，为避免油的汽化和叶轮的温升影响耦合器的安全运行，需使用冷油器冷却工作油。液力偶合器主要部件为调速偶合器，主要由泵轮、涡轮和旋转内套组成。泵轮的转轴是主动轴，它是由电机经增速齿轮升速后传动，所以泵轮的转轴是转速固定的高速轴，它的转速代表着给水泵理论上可能达到的最高转速。涡轮的转轴是从动轴，它是由泵轮出口的工作油以一定的油压冲动涡轮旋转，从而驱动连接在从动轴上的给水泵转子。

3.液力偶合器勺管开度不一致故障分析和处理

在一次大修后启机阶段，发现运行中的一台液力偶合器开始出现调速异常现象，也就是其运行时勺管开度比其他正常运行的偶合器偏大约1%左右，虽然问题较小，但长期运行还是会对机组运行带来未知影响。所以无论从经济角度还是安全角度出发，都必须尽快处理液力偶合器调速异常问题。

根据液力偶合器调速异常情况和几次对液力偶合器检查处理所取得的经验，同时对照同类型其他运行正常的液力偶合器参数，着重对液力偶合器运行现象、参数进行了认真的分析和对比，发现该台液力偶合器存在着以下不同之处和异常现象：

（1）运行时油质较差。通过油箱油位计观察窗，发现该偶合器油含泡沫较多，运行时油箱底部放水较多，油温也较其他偶合器高5～10 0C，油质有乳化的趋势。

（2）在机组相同负荷时，保持相同给水量，再循环阀、备用给水泵出口单向阀均正常，但工作油压变化不大。

通过比较分析，并结合液力偶合器调速工作原理，我们认为调速异常的主要原因是偶合器传递转矩能力减小，液力损失增大所致，结合上述现象，分析认为可能存在工作介质特性变化，工作油系统泄漏等问题，因此着重从保证油质，查找泄漏点两个方面对液力偶合器进行了检查和处理。

由于R16K550型液力偶合器使用的ESS0NItT0 H32号润滑油同时作为各转动部件润滑用油，油乳化后会使润滑油的黏附性变差，使油对摩擦面的附着力不够，油膜容易破坏，易产生接触面干摩擦导致轴瓦振动或损坏，因此油中含水会给设备的安全运行带来极大的危害。鉴于以上的分析，保证油质正常是十分必要的，所以在偶合器运行中应控制油中水分、泡沫量和油箱油温。我们具体做了以下几方面保证油质的工作：

（a）大修时对偶合器进行滤油，以减少油中含水量。因为液力偶合器和调速给水泵组的润滑用油统一由偶合器给油泵供给，而前置泵机械密封、给水泵轴封等都不可避免的存在着漏水问题，必然导致偶合器油中水分的增加，因此定期对偶合器油箱进行滤油，在脱水的同时也去除了油中杂质，使油质符合要求。

（b）通过调节工作油调节阀增大工作油流量，减小工作油温度来减少油中泡。

（3）工作油系统泄漏分析和处理

液力偶合器调速是通过调节工作腔室内充油量的多少来实现的，因此，不同的充油量对应着不同转速。偶合器工作时通过勺管在径向不同位置来实现油量调节，对应于勺管径向移动的每一个位置，工作腔室均可得到一个相应的不同充油量。根据偶合器的部分充液特性，当工作油系统存在泄漏时，必将会影响到偶合器的调速性能。经过分析，工作油系统泄漏有四种可能，其对偶合器调速的影响不尽相同，具体分析如下：

（a）工作油管路泄漏，工作油漏入油箱。因为此时泄漏的工作油是经过勺管的回油，不影响工作腔室内充油量，因此不影响勺管的调速性能，对应于同一个勺管位置，涡轮转速没有变化，但由于高温的工作油没有经过冷却器就进入了油箱，因此，油箱中油温将显著上升，同时工作油压将有所下降。

（b）由控制阀来的油没有全部进入泵、涡轮内，部分泄漏直接进入旋转外壳。此时，旋转外壳腔室内充油量虽然不变，但由于进入泵、涡轮内工作腔室油量减少，涡轮输出转矩变小，对于同一个勺管位置，其转速将下降。此时油温和工作油压均变化不大。

结合上述分析结果，我们认为原因二的可能性较大，所以在该台液力偶合器解体大修工作中，我们进行了针对性的查找并发现其涡轮两侧支撑轴瓦尺寸超标，使输出轴下沉，导致泵轮与涡轮在运行中不同心，使工作油泄漏增大。发现问题后，我们立即将轴瓦进行了更换并重新测量轴瓦间隙，保证其尺寸在正常范围内。经过上述处理后，该台液力偶合器在同等工况下，勺管开度与与其他偶合器逐渐一致，油温较以前下降约5～C，整体工作趋势良好。

参考文献

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[2]主给水泵操作及维护手册[M].CLYEDEPIJMPS LTD，2007：20

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