彭 浩

(江蘇射陽港發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇 鹽城 224345)

1 前言

給水泵組是火力發(fā)電廠的主要輔助設(shè)備之一，它的任務(wù)是：在任何情況下，都應(yīng)不間斷地保證提供鍋爐給水。某公司125 MW機組設(shè)計為單元制給水系統(tǒng)，2號機甲給水泵組型號為DG480-180，由前置泵、主給水泵、液力偶合器(以下簡稱“液偶”)、電機組成；主給水泵由電機輸出端通過液力偶合器來驅(qū)動，并通過液偶實現(xiàn)無級變速功能；各設(shè)備間通過齒輪聯(lián)軸器來傳遞動力。

給水泵液偶為上海電力修造總廠生產(chǎn)的成套產(chǎn)品，型號為CO46，傳動功率為3 200 kW，輸入轉(zhuǎn)速為2 985 r/min，輸出轉(zhuǎn)速為4 640 r/min，小齒輪(即增速齒輪)的推力軸承與支撐軸承聯(lián)成一體，即ф100徑向推力軸承組；推力軸承分為工作面瓦塊和非工作面瓦塊兩種，各10塊；工作面瓦塊分布在軸承端蓋上，發(fā)生振動超標(biāo)的位置就在端蓋上，并且是軸向振動最為明顯。

液偶的小齒輪推力軸承及相關(guān)部件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 故障情況

(1)推力瓦處軸向振動超標(biāo)(最大值達(dá)0.12 mm)，長期處于緊急備用狀態(tài)。

(2)電機在空載狀態(tài)，轉(zhuǎn)子竄動近3 mm，運行不穩(wěn)定。

推力瓦振動與勺管開度之間的關(guān)系曲線如圖2所示。

圖1 小齒輪推力軸承及相關(guān)部件結(jié)構(gòu)

圖2 推力瓦振動與勺管開度曲線

3 故障原因分析

針對故障現(xiàn)象，參照設(shè)計圖紙要求和N125汽輪機組檢修工藝規(guī)程，并查閱試轉(zhuǎn)檢測記錄和2號機甲給水泵檢修臺賬，從“人、機、料、法、環(huán)”5個角度對液偶小齒輪推力瓦振動超標(biāo)原因進(jìn)行分析,列出影響因素如圖3所示。

圖3 影響液偶小齒輪推力軸承振動超標(biāo)的相關(guān)原因

4 故障原因驗證

4.1 排除以下非主要因素

4.1.1 專業(yè)培訓(xùn)較少

公司、部門和班組每年制定詳細(xì)的培訓(xùn)計劃并嚴(yán)格執(zhí)行，且公司職工均經(jīng)過培訓(xùn)考核合格后上崗，小組成員也經(jīng)過多次大小修現(xiàn)場培訓(xùn)，因此排除人為因素。

4.1.2 操作倉促

分析發(fā)現(xiàn)，勺管開度操作過快對液偶小齒輪的推力瓦塊影響較小，勺管調(diào)節(jié)速率與小齒輪推力軸承的振動無必然聯(lián)系，現(xiàn)場試驗也證實這一情況。

4.1.3 推力盤瓢偏

推力軸承的推力盤是高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動部件(4 640 r/min)，轉(zhuǎn)子軸向推力就靠它與瓦塊摩擦來平衡，其瓢偏要求較高(≤0.01 mm)，因此該處故障可能性較大，但實際測量檢查未發(fā)現(xiàn)該處有問題，數(shù)據(jù)為瓢偏0.005 mm，符合要求。

4.1.4 小齒輪及泵輪動不平衡

當(dāng)轉(zhuǎn)動部件出現(xiàn)動不平衡時，在運轉(zhuǎn)中會發(fā)生振動，并表現(xiàn)為軸承的振動超標(biāo)，故對該液偶返廠檢查并做動平衡實驗，但未發(fā)現(xiàn)異常。其中最大的小齒輪不平衡重量只為1.67 g，均在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

4.1.5 端蓋剛度不夠

經(jīng)查閱設(shè)備資料及與廠家聯(lián)系確證，并且進(jìn)行材料檢測，端蓋剛度符合要求。

4.1.6 軸承端蓋緊固螺栓不符標(biāo)準(zhǔn)

推力軸承的緊固螺栓為8只M12×46的六角螺栓，其材料為30CrMnSi，對現(xiàn)場設(shè)備材質(zhì)進(jìn)行確定，實際符合廠家設(shè)計要求。

4.1.7 液偶輸出軸轉(zhuǎn)動部件振動

雖然液偶將液力傳動力矩傳給循環(huán)圓中的渦輪，并由齒輪聯(lián)軸器將力矩最終傳遞給主給水泵，但如果給水泵故障或渦輪轉(zhuǎn)子故障，出現(xiàn)軸向的沖擊力，理論分析可能會由循環(huán)圓中的高壓油部分傳遞到小齒輪軸系中，導(dǎo)致小齒輪推力軸承振動偏大，但現(xiàn)場測量在供排油腔處和主給水泵各處軸承未發(fā)現(xiàn)明顯異常，并在供排油腔解體大修和主泵芯包大修中也未發(fā)現(xiàn)明顯導(dǎo)致振動的故障。

4.1.8 大小齒輪嚙合不良

根據(jù)公司大修測量結(jié)果，各方面數(shù)據(jù)均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，接觸面積大于75 %，測量嚙合間隙為0.23 mm，均符合要求。

4.1.9 瓦塊高度調(diào)整不當(dāng)

推力軸承中的各瓦塊高度偏差非常重要(特別是工作面)，偏差過大會導(dǎo)致部分瓦塊負(fù)載過大，軸承振動隨之增大，并出現(xiàn)軸承溫度升高。經(jīng)紅丹粉和標(biāo)準(zhǔn)平板研磨后進(jìn)行瓦塊接觸面檢查，情況良好，測量高度誤差均在0.01 mm以內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.10 瓦塊烏金面受損

各推力瓦塊烏金面檢查，確定無脫胎、磨損、剝落痕跡，推力瓦塊油楔修整長度和角度，對軸瓦的穩(wěn)定運行有很大關(guān)系，但測量未發(fā)現(xiàn)異常。

4.1.11 潤滑油質(zhì)不合格

當(dāng)油中進(jìn)水或出現(xiàn)大量雜質(zhì)時，潤滑油的潤滑效果遭到破壞，軸承會出現(xiàn)溫度升高、振動偏大；根據(jù)取樣化驗結(jié)果，潤滑油質(zhì)不合格率極低，且定期對給泵進(jìn)行濾油，排除油質(zhì)問題導(dǎo)致振動超標(biāo)。

4.2 確定振動超標(biāo)的主要因素

4.2.1 推力間隙不當(dāng)

推力軸承的傳動間隙是保持小齒輪(泵輪)轉(zhuǎn)子的軸向位置，并且承受泵輪運轉(zhuǎn)形成的軸向推力，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定軸向竄動間隙為間隙過小時，摩擦力加大，軸承易發(fā)熱損壞；間隙過大時，無法穩(wěn)定承受泵輪產(chǎn)生的軸向推力。

4.2.2 電機轉(zhuǎn)子竄動大

2號機小修后，電機轉(zhuǎn)子在勺管0 %時出現(xiàn)明顯竄動，當(dāng)勺管開啟時，電機轉(zhuǎn)子竄動消除。分析原因可能是當(dāng)勺管在0 %時電機與液偶間聯(lián)軸器幾乎無扭矩傳遞，當(dāng)勺管開啟時聯(lián)軸器傳遞扭矩，聯(lián)軸器內(nèi)齒輪和外齒輪緊緊嚙合，這時由小齒輪的推力瓦穩(wěn)定電機軸運行，竄動消除。

4.2.3 給水泵組軸系出現(xiàn)揚度偏差

軸系揚度超標(biāo)導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)子和液偶轉(zhuǎn)動部件新增一重力分力，導(dǎo)致液偶轉(zhuǎn)動部件和電機轉(zhuǎn)子運行不穩(wěn)定，并由聯(lián)軸器通過人字齒傳遞給小齒輪，這些擾動力最終由小齒輪推力瓦承受。

4.2.4 基礎(chǔ)不穩(wěn)固

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)液偶基礎(chǔ)的二次灌漿不實，液偶基礎(chǔ)剛度不夠，設(shè)備穩(wěn)固減弱，有可能出現(xiàn)共振現(xiàn)象，最終導(dǎo)致軸承振動偏大。

4.2.5 電機與液偶聯(lián)軸器安裝位置有誤

聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)是齒輪聯(lián)軸器，屬于撓性聯(lián)軸器，通過齒輪體和外齒套嚙合傳遞扭矩，理論上分析幾乎無軸向力矩傳遞，但當(dāng)齒輪體在內(nèi)齒套的預(yù)留軸向間隙偏小時，電機轉(zhuǎn)子運動時就會將軸向力矩傳遞給液偶，如圖4所示。

圖4 聯(lián)軸器內(nèi)齒套及電機軸承的軸向間隙

當(dāng)L2

5 制定對策并實施

5.1 調(diào)整小齒輪推力軸承間隙

(1)將液偶大蓋揭開，吊離大齒輪；解體循環(huán)圓，吊離供排油腔和渦輪轉(zhuǎn)子，使小齒輪完全處于自由狀態(tài)，以確保測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

(2)實測推力間隙為0.19 mm，調(diào)整端蓋墊片至間隙為0.24 mm,恢復(fù)正常。

5.2 降低電機轉(zhuǎn)子竄動量

將電機與前置泵、液偶的聯(lián)軸器脫開，使電機處于自由狀態(tài)，測量轉(zhuǎn)子竄動量。

測得電機竄動量約3 mm；遠(yuǎn)大于要求的0.50 mm。調(diào)整電機磁場中心，先后3次將電機定子向南平移共3.50 mm，調(diào)整電機氣隙至標(biāo)準(zhǔn)范圍，空轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子竄動量0.10～0.20 mm。

5.3 消除給水泵組軸系揚度偏差

測量液偶法蘭中分面軸向最大揚度為南揚(前置泵方向高)1.00 mm/m，計算出液偶南側(cè)地腳墊高3 mm，北側(cè)墊高3.80 mm。

調(diào)整后液偶軸向揚度最大0.03 mm/m；調(diào)整后的電機與前置泵的中心開口最大0.03 mm，圓周最大0.03 mm，電機與液偶中心開口最大數(shù)值為0.025 mm，主泵與液偶開口最大0.015 mm，均符合設(shè)計要求。

5.4 調(diào)整電機與液偶聯(lián)軸器安裝間隙

測量聯(lián)軸器外齒套護(hù)板與聯(lián)軸器齒輪體間的預(yù)留間隙為0.03 mm，偏小。將液偶聯(lián)軸器齒輪體從大齒輪軸上脫出0.50 mm；調(diào)整后實際測量預(yù)留間隙0.48 mm，恢復(fù)正常。

5.5 基礎(chǔ)加固

吊離液偶，檢查液偶地腳墊鐵均勻分布，無松動現(xiàn)象。測量液偶二次灌漿南北2條地腳內(nèi)側(cè)落空大約100 mm，用混凝土重新填充在地腳落空處，增強液偶基礎(chǔ)的穩(wěn)固性。

6 處理效果

2號機甲給水泵組啟動運行后，對給泵液偶小齒輪推力軸承振動進(jìn)行了測量，并跟蹤監(jiān)視。統(tǒng)計結(jié)果，振動平均值在0.065 mm以內(nèi)，其中最大峰值未超過0.069 mm，取得了預(yù)期效果。