一起汽轮机主油泵损坏的原因分析及处理

赵喜群

摘 要：结合一起汽轮机主油泵运行中烧损的事件，分析了主油泵烧损的原因和处理措施，供出现同类情况时参考。

关键词：主油泵 齿形联轴器 润滑 原因分析 处理

中图分类号：TK267 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0037-01

某热电厂两台汽轮机组均为哈尔滨汽轮机厂生产的CC135-13.24/0.98/0.25型双抽供热机组，每台机组在前轴箱内配备一台主油泵（Q=2800L/min，P=1.96MPa），靠齿形联轴器与高中压转子主轴连接。

1 故障现象

8月6日15：33，#2机开始冲转；16：10，机组3000rpm定速；17：05，机组并网；17：10，检查发现#2机前箱有油烟，观察前箱内部爆燃后通过结合部向外喷油烟，大约30～40min爆燃一次，对系统进行全面检查，未发现异常，将前箱和#2瓦气密式油挡供气总门关闭；21：30以后观察前箱爆燃频率增加，有时大约15min爆燃一次；8月7日2：40，观察#2机油系统主油泵出口压力缓慢下降至 1.83MPa（启机时1.93MPa），#1射油器出口油压0.09MPa（对比#1机#1射油器出口压力为0.22MPa），判断#1射油器工作异常，由于主油泵和射油器运行中，暂无法检查；9：00，#2机主油泵出口油压降至1.7MPA，启动#2机高压启动油泵；20：34，#2炉手动熄火，汽机快减负荷到零打闸停机。

解体检查主油泵，发现主油泵叶轮、非工作面磨损严重，支持轴瓦传动端磨损、钨金融化，推力轴承非工作面钨金融化、磨损，齿形联轴器油泵侧齿轮与支持轴瓦磨损严重、润滑导油环磨损、汽缸侧啮合齿部分磨损，联轴器内油泥较多，主油泵泵壳磨损严重、密封环裂纹。（见图1～图3）

2 主油泵损坏的原因分析

2.1 主油泵的工作形式及系统

由于安装工艺的限制，主油泵在找中心时不可能将误差控制到零；并且机组在运行时特别是工况变化时高中压转子存在着较大的轴向热膨胀；另外由于轴承工况变化状态下存在一定的标高变化且轴瓦油膜厚度及转子工作重心也不是定值。综上原因，主油泵转子的联轴器应能容纳部分轴向位移和径向位移，而且当汽轮机转子发生位移时，不能将该位移传递到主油泵转子上。

本机组主油泵为双吸离心泵，即进油为双侧吸入。该类型泵通过密封环设计和出油设计使主油泵产生推向汽机转子端的正推力，靠主油泵自由端安装的推力瓦来平衡，在运行时主油泵转子的推力盘应紧贴主油泵推力瓦运行，工作状态下的主油泵没有轴向位移。

针对主油泵的工作形式和系统要求，本机组主油泵与高中压转子联轴器选用了齿形联轴器。

此联轴器分为左右两部分，传递扭距方式为：主动轴—外齿套—内齿圈—联接螺栓—内齿圈—从动轴。由于汽轮机转子与主油泵轴无直接接触，通过外齿套与内齿圈来传递力矩，所以它允许相联的两轴间有一定的偏斜和轴向位移。也就是说可以使被联接的两轴端面中心存在有一定的偏差，同时也能够较大幅度地吸收来自主动轴和主动轴之间的轴向位移。

2.2 造成主油泵损坏的主要原因

2.2.1 齿式联轴器故障的表现及原因

（1）磨损。由于运行时汽轮机转子胀差随工况在不断变化，所以齿形联轴器齿轮处在不停地轴向移动状态，磨损是必然发生的；由于加工工艺有差别，联轴器的齿不可能全部均匀的受力，特别对于加工工艺差点的，则会使部分齿受力过大，从而引起磨损；齿形联轴器的齿面一般采用淬火或氮化处理以提高其表面硬度，增加其耐磨性，由于热处理工艺不当，使齿面硬度存在偏差时也会引起齿面的磨损；润滑不良或失去润滑，直接导致联轴器的磨损。

（2）卡涩。磨损会造成卡涩；当联轴器润滑效果不良或失去润滑时，油泥的出现会卡涩；安装偏差过大也会引起卡涩。

（3）抱死。当卡涩现象及锈蚀严重到一定程度，主油泵转子、汽轮机转子及联轴器将咬合在一起，齿形联轴器已变成刚性联轴器，转子膨胀的变化将直接引起主油泵的损坏。

2.2.2 齿形联轴器润滑不良是该次事件的直接原因

由于齿形联轴器润滑不良，导致啮合齿部分磨损和齿间积聚油泥从而卡涩，在汽轮机工况变化，特别是胀差变化较大时，齿形联轴器不能自如地随高中压转子膨胀收缩，导致主油泵转子非工作面工作，从而形成部分的磨损。当磨损到一定程度，主油泵叶轮开始和泵壳接触后，由于叶轮两侧压差的急剧变化，逐渐形成较大的负推力，从而造成叶轮和泵壳的严重磨损。

2.2.3 当主油泵转子移动到齿形联轴器和支持轴瓦端面安装的导油环摩擦时，由于钢钢的剧烈摩擦产生火星和热量，导致#1瓦位置润滑油泄油的油雾产生爆燃。

3 处理经过

针对联轴器润滑不良的情况，根据现场实际情况，我们主要针对改善联轴器的润滑条件，重新对齿形联轴器喷油导流环进行设计，使喷油直接充盈到齿形联轴器的泵油口。

4 结语

（1）应定期检查齿形联轴器的工作状况及润滑情况。（2）应考虑主油泵加装热工测点监视主油泵工作状况。（3）考虑主油泵齿形联轴器改型的可行性，改善齿形联轴器的润滑条件。（4）应利用机组各类停机检修机会专项对主油泵齿形联轴器的磨损状况进行检查。

参考文献

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[2] 孙为民，关红只，乔永生.汽轮机设备故障诊断与预防[M].北京：中国电力出版社，2012.

[3] 张磊，马明礼.汽轮机设备与运行[M].北京：中国电力出版社.