苑志軍++焦小義++周永強(qiáng)++王魯榮

摘 要：GCH型液力耦合器為日本任塬株式會(huì)社生產(chǎn)，由于早期其性能和價(jià)格的優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)火力發(fā)電機(jī)組電動(dòng)給水泵中被普遍采用。但是其備件價(jià)格昂貴且供貨周期長(zhǎng)，又給發(fā)電廠設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了很大的隱患。府谷電廠結(jié)合集團(tuán)公司綠改政策，攻堅(jiān)克難，大膽探索，成功將耦合器輔助油泵底閥進(jìn)行了技術(shù)改造，國(guó)產(chǎn)化備件，優(yōu)化了性能，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本，達(dá)到綠改標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：液力耦合器；輔助油泵底閥；綠改

中圖分類號(hào)：TH341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

某火力發(fā)電廠為600MW亞臨界直接空冷機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配備3臺(tái)50%容量的電動(dòng)給水泵，并使用日本任塬株式會(huì)社的GCH105A-55D型液力耦合器傳動(dòng)，至2008年兩臺(tái)機(jī)組相繼投產(chǎn)以來(lái)，給水泵液力耦合器運(yùn)行基本穩(wěn)定，但是隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增加，液力耦合器內(nèi)部零部件的磨損老化程度也在日益加大，給機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了很大的隱患。2016年3月25日，檢修人員巡檢發(fā)現(xiàn)，#1機(jī)組C電動(dòng)給水泵在熱備用狀態(tài)時(shí)，液力耦合器輔助油泵有輕微倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。隨即在4月1日機(jī)組調(diào)峰檢修中對(duì)液力耦合器進(jìn)行了揭蓋檢查，發(fā)現(xiàn)液力耦合器輔助油泵底閥損壞，底閥為日本進(jìn)口產(chǎn)品，供貨周期為6個(gè)月。電廠立即組織技術(shù)力量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪、計(jì)算，最終將底閥進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，優(yōu)化備件性能，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本，達(dá)到綠改目的。

1.設(shè)備簡(jiǎn)介

1.1 液力偶合器的工作原理

液力偶合器（增速齒輪可變速液力聯(lián)軸節(jié)）的驅(qū)動(dòng)軸上裝有驅(qū)動(dòng)葉輪，被驅(qū)動(dòng)軸上裝有被驅(qū)動(dòng)葉輪，相互有同等數(shù)量的直線葉輪相對(duì)，通過(guò)流體從驅(qū)動(dòng)軸向被驅(qū)動(dòng)軸傳送動(dòng)力，是一種流體式傳導(dǎo)裝置。

轉(zhuǎn)動(dòng)原理是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸時(shí)，葉輪內(nèi)的流體受到離心力被壓向外側(cè)流入葉輪內(nèi)，這種運(yùn)動(dòng)能量使葉輪運(yùn)動(dòng)，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)、葉輪內(nèi)流體又受到離心力，同從葉輪內(nèi)流入的流體形成對(duì)抗。當(dāng)兩葉輪間出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)差，由于雙方的離心力的差的作用，葉輪線路內(nèi)的流體回流，動(dòng)力傳送出來(lái)，一旦葉輪停止運(yùn)動(dòng)，線路內(nèi)流速最強(qiáng)、傳動(dòng)轉(zhuǎn)距也最大。另外如以同樣旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動(dòng)，沒(méi)有回流，旋轉(zhuǎn)力傳動(dòng)不出來(lái)，這樣為了傳送動(dòng)力，需要出現(xiàn)后葉輪之間旋轉(zhuǎn)差，也就是滑動(dòng)，這個(gè)滑動(dòng)在使用點(diǎn)（可變速型的輸出軸最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度百分之負(fù)荷）達(dá)到3%前后。當(dāng)改變偶合器葉輪內(nèi)油量時(shí)，傳動(dòng)特性發(fā)生變化。

用這種原理在一定速度型（一定油量型）上分階段制造偶合器的葉輪，通過(guò)調(diào)整內(nèi)部油量使其性能達(dá)到規(guī)格要求，可變速型（可變油量型）是通過(guò)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)從外面操作改變油量來(lái)改變特性，在很大范圍內(nèi)調(diào)整被動(dòng)一側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.2 液力偶合器的構(gòu)造

1.2.1 增速齒輪

增速齒輪是螺旋形，用鎳鉻銅制成，齒面滲碳淬火后用JISO及以上的高精度磨削加工而成，負(fù)荷大、耐磨性好。在高速一側(cè)的小齒輪同軸連為一體，大齒輪熱壓在合金鋼軸上。葉輪在增速齒輪一側(cè)，傾斜墊片型推力軸承在其相反面，驅(qū)動(dòng)葉輪和被驅(qū)動(dòng)葉輪分別被套筒形軸支撐著，可經(jīng)受高壓負(fù)荷壓力。

1.2.2 回轉(zhuǎn)體

葉輪、葉輪殼體凸緣連接在小齒輪輸出一側(cè)，葉輪同葉輪軸凸緣結(jié)合，都是以套筒形軸支撐著。為支持偶合器產(chǎn)生的推力，把傾斜墊片型推力軸承放在偶合器的輸入、輸出一側(cè)。驅(qū)動(dòng)葉輪、被驅(qū)動(dòng)葉輪、殼體都是用超聲波檢查過(guò)的高拉力合金鋼鍛造品制造，然后用NC機(jī)械進(jìn)行加工，同軸一起又進(jìn)行動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)檢查，并加了定位銷，可進(jìn)行準(zhǔn)確傳動(dòng)。

1.2.3 戽斗式管

為把葉輪室內(nèi)的油帶出去，設(shè)計(jì)了戽斗式管。戽斗式管在外面用拉桿直連操作機(jī)，在葉輪箱內(nèi)向半徑方向移動(dòng)，這樣可任意改變?nèi)~輪室內(nèi)的油層厚度，使輸出一側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度連續(xù)發(fā)生變化，戽斗式管在葉輪中心最近位置時(shí)，油量最大，輸出一側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度最大，隨著戽斗式管向外周方向移動(dòng)，盒里的油量逐漸減少，輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度減慢。

1.2.4 殼體

殼體是用很堅(jiān)硬的高級(jí)鑄鐵制成，在含軸心的水平面上形成上、下兩個(gè)分塊形，內(nèi)裝液力聯(lián)軸節(jié)、齒輪旋轉(zhuǎn)體、軸承及潤(rùn)滑主油泵，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于拆卸和檢查。軸穿過(guò)殼體的密封卻是迷宮式密封，所以，空氣防止油從殼體內(nèi)流出來(lái)，同時(shí)也防止外面的臟東西進(jìn)入，密封墊是鋁制品，即使碰到軸上也不會(huì)損傷軸，下部殼體裝有油箱。

1.2.5 潤(rùn)滑油泵及運(yùn)轉(zhuǎn)用油泵

大齒輪軸自由一端有錐齒輪和平行齒輪，潤(rùn)滑油泵及工作用泵，油量充足，不僅對(duì)機(jī)器各軸承及齒輪進(jìn)行潤(rùn)滑，而且對(duì)電動(dòng)機(jī)及給水泵的軸承均能完全潤(rùn)滑。另外，還裝有單獨(dú)的電動(dòng)輔助油泵，以便保證初期潤(rùn)滑用油和特殊情況下供油。工作用油總使用裝在同潤(rùn)滑用齒輪泵同一個(gè)軸上的離心泵。

1.2.6 油循環(huán)系統(tǒng)

（1）工作油系統(tǒng)

工作油泵從油槽內(nèi)把油吸出，經(jīng)過(guò)油管調(diào)節(jié)閥向葉輪室內(nèi)供給開始工作時(shí)的潤(rùn)滑用油，然后利用戽斗式管前部產(chǎn)生的油流動(dòng)壓，經(jīng)過(guò)冷油器再流入葉輪室內(nèi)，形成循環(huán)閉路。

（2）潤(rùn)滑油系統(tǒng)

同輸入一側(cè)的大齒輪軸運(yùn)動(dòng)的主齒輪泵供給的潤(rùn)滑油，在冷油器中冷卻后經(jīng)雙聯(lián)轉(zhuǎn)換式過(guò)濾器過(guò)濾，再向所有需要潤(rùn)滑的部位供潤(rùn)滑油。泵的出口裝有溢流閥，經(jīng)常保持供油壓力，剛開始啟動(dòng)或主齒輪泵發(fā)生故障等造成油壓下降時(shí)，可用另外的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輔助齒輪泵供給潤(rùn)滑油。

（3）底閥

工作油泵、潤(rùn)滑油泵、電動(dòng)輔助油泵入口均設(shè)計(jì)安裝有能保證其吸入口液面高度的底閥。底閥材質(zhì)為鑄鐵，并裝有吸入濾網(wǎng)。

2.原因分析

在對(duì)#1機(jī)組C電動(dòng)給水泵液力耦合器進(jìn)行解體檢查中發(fā)現(xiàn)，輔助油泵底閥托盤斷裂（圖1）。

松開法蘭螺栓，發(fā)現(xiàn)托盤及閥座密封面徹底斷開（圖2）。

原因分析：

直接原因：廠家設(shè)計(jì)材質(zhì)不良，底閥閥體、閥座材質(zhì)為鑄鐵，且厚度和強(qiáng)度較差；橡膠密封面為普通橡膠制成，長(zhǎng)期在潤(rùn)滑油中運(yùn)行，老化、龜裂、變形，導(dǎo)致密封面密封不嚴(yán)。

間接原因：耦合器輔助油泵長(zhǎng)期運(yùn)行，振動(dòng)、沖刷及閥門在開關(guān)過(guò)程中閥芯對(duì)閥座的撞擊，導(dǎo)致底閥托盤損壞。

3.解決方案

方案一：對(duì)耦合器輔助油泵底閥進(jìn)行臨時(shí)處理，補(bǔ)焊、用膠粘合將該臺(tái)耦合器作為緊急備用，然后提報(bào)物資采購(gòu)計(jì)劃購(gòu)買進(jìn)口底閥備件，供貨周期6～8個(gè)月，待備件到貨后重新解體耦合器，更換底閥后試用。用原廠備件閥體材質(zhì)不變，使用壽命3～5年，材料成本3萬(wàn)元，人工成本兩萬(wàn)元，一個(gè)大修周期更換一次。

方案二：直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪，對(duì)底閥進(jìn)行技術(shù)改造，要求使用#20鋼鍛作為原材料，加工（詳見圖紙尺寸）。底閥通徑DN100壓力PN1.0閥座密封面在托盤上直接加工，要求平面度0.02mm，閥芯密封面采用耐油橡膠板，閥柄銷釘采用不銹鋼制作，既保證其有足夠的剛度，又保證其耐磨性能；底閥制作成后必須保證開關(guān)靈活，通流量足夠。使用壽命20年，設(shè)計(jì)和制造工期共計(jì)7天，材料成本2.5萬(wàn)元，人工成本2萬(wàn)元，每?jī)蓚€(gè)大修周期更換一次密封件，成本50元，每4個(gè)大修周期建議更換，也可以根據(jù)底閥本身情況進(jìn)行密封面的研磨，如圖3所示。

通過(guò)對(duì)兩套方案的材料、人工、使用壽命的對(duì)比，決定采用第二套方案較為合理。既達(dá)到了預(yù)期的強(qiáng)度和使用壽命的要求，又進(jìn)行了重要備件國(guó)產(chǎn)化的改造。

結(jié)論

通過(guò)對(duì)液力耦合器輔助油泵底閥的技術(shù)改造，解決了輔助油泵倒轉(zhuǎn)的問(wèn)題，徹底消除了由于輔助油泵底閥損壞而造成油泵損壞的事故隱患。結(jié)合機(jī)組檢修對(duì)#2機(jī)組3臺(tái)電動(dòng)給水泵液力耦合器輔助油泵底閥均進(jìn)行了解體檢查，發(fā)現(xiàn)底閥托盤不同程度地存在裂紋，進(jìn)一步證明了廠家在設(shè)計(jì)、制造中存在的問(wèn)題。

本次電動(dòng)給水泵液力耦合器備件國(guó)產(chǎn)化改造項(xiàng)目，節(jié)約了生產(chǎn)成本，消除了設(shè)備隱患，達(dá)到了節(jié)能、降耗的綠改目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉俊普，張信軍，宋進(jìn)軍.精鍛機(jī)備件國(guó)產(chǎn)化改造[J].河北冶金，2002（3）：49-51.