高業(yè)恒

(安徽省合肥聯(lián)合發(fā)電有限公司中外合資合肥二電廠，安徽 合肥 231607)

0 引言

某電廠主機(jī)液壓油泵的作用主要向液壓油系統(tǒng)、中央安全系統(tǒng)供油，高、中壓主汽門及調(diào)門油動(dòng)機(jī)依靠液壓油打開，靠彈簧關(guān)閉。液壓油泵正常情況下是一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。電動(dòng)機(jī)與油泵之間通過泵架和傳動(dòng)軸連接。液壓油泵一旦出故障，重要輔機(jī)將失去備用。搶修時(shí)主油箱負(fù)壓破壞，汽輪機(jī)2瓦和4瓦油檔多次漏油，存在較大安全隱患。

1 目前存在的問題

1.1 液壓油泵故障率高

該電廠主機(jī)液壓油泵故障率高，所屬專業(yè)制定的降非停措施和保機(jī)組長周期運(yùn)行措施，要求想方設(shè)法降低液壓油泵故障率。軸承易損壞，傳動(dòng)軸軸頸磨損，油泵泵架變形，軸承室內(nèi)孔嚴(yán)重磨損。軸承室與泵架底部法蘭同心度超標(biāo)，軸承室與泵架底部法蘭平行度超標(biāo)。泵架變形導(dǎo)致液壓油泵振動(dòng)偏大，最終發(fā)生軸承保持架斷裂、上傳動(dòng)軸磨損彎曲、泵架焊縫開裂、鍵折斷、螺桿軸鍵槽嚴(yán)重?fù)p壞等問題。液壓油泵泵殼內(nèi)壁涂層脫落嚴(yán)重，導(dǎo)致螺桿軸與泵殼配合間隙超標(biāo)。液壓油泵漏油量增大，導(dǎo)致泵出力不足。脫落的涂層，造成汽輪機(jī)液壓油油質(zhì)污染。

1.2 驅(qū)動(dòng)螺桿軸頸磨損折斷

驅(qū)動(dòng)螺桿軸軸頸腐蝕、磨損嚴(yán)重。該備品是進(jìn)口備品，價(jià)格較高。為節(jié)約維修成本，進(jìn)行修舊利廢。2020年，共修復(fù)2根舊螺桿軸，修前磁粉探傷PT檢測確認(rèn)舊螺桿軸無裂紋等缺陷。打光譜確認(rèn)材質(zhì)，采用激光熔覆技術(shù)和刷鍍處理將螺桿軸修復(fù)至原始尺寸。然而，使用運(yùn)行時(shí)間不長，2根泵軸均折斷。

2 原因分析

2.1 液壓油泵設(shè)計(jì)不合理

液壓油泵立式安裝，電機(jī)在主油箱臺(tái)板上方，油泵在主油箱內(nèi)。電機(jī)和液壓油泵之間通過泵架支撐連接，電機(jī)軸和傳動(dòng)軸之間有聯(lián)軸器，傳動(dòng)軸與油泵驅(qū)動(dòng)螺桿軸之間通過套筒和鍵連接，整個(gè)軸系較長。

電機(jī)轉(zhuǎn)速2 900 r/m，泵出口壓力約4 MPa，液壓油泵運(yùn)行時(shí)軸承承受載荷大。軸承磨損軸承室內(nèi)孔，配合間隙超標(biāo)，整個(gè)軸系擺動(dòng)大，液壓油泵振動(dòng)大。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致軸承保持架斷裂、滾珠脫落、驅(qū)動(dòng)螺桿軸鍵槽損壞、鍵折斷、泵架焊縫開裂、聯(lián)軸器減震的尼龍柱銷嚴(yán)重磨損等。

液壓油泵泵殼內(nèi)壁采用涂層，一旦涂層脫落，螺桿軸與泵殼配合間隙超標(biāo)，將會(huì)導(dǎo)致漏油量增大，出力降低。進(jìn)口設(shè)備的涂層，材質(zhì)和加工工藝不清楚，邀請國內(nèi)專業(yè)廠家后期修復(fù)涂層后易脫落，安全隱患大。一旦涂層損壞，難以保證動(dòng)、靜部件配合間隙符合要求。

2.2 螺桿軸修舊利廢技術(shù)不成熟

由于進(jìn)口備品價(jià)格高，因此決定對損壞的2根驅(qū)動(dòng)螺桿軸進(jìn)行修復(fù)，然而這2根修復(fù)件運(yùn)行時(shí)間不長均發(fā)生了斷軸問題。螺桿軸含碳量高，焊接性能差。

該螺桿軸具有焊接導(dǎo)熱性差，焊接區(qū)和未加熱部分之間產(chǎn)生顯著的溫差，當(dāng)熔池急劇冷卻時(shí)，在焊縫中引起的內(nèi)應(yīng)力，很容易形成裂紋；對淬火更加敏感，近縫區(qū)極易形成馬氏體組織，由于組織應(yīng)力的作用，使近縫區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。由于焊接高溫的影響，晶粒生長快，碳化物容易在晶界上積聚并長大，使焊縫脆弱，焊接接頭強(qiáng)度降低。高碳鋼焊接時(shí)比中碳鋼更容易產(chǎn)生熱裂紋。

斷軸部位軸頸較細(xì)，螺桿軸長度跟軸頸之比超過20～25，屬于細(xì)長軸。專業(yè)廠家修復(fù)螺桿軸采用激光熔覆及噴涂技術(shù)修復(fù)，數(shù)控機(jī)床加工，再用磨床打磨，使軸頸尺寸以及表面粗糙度等符合技術(shù)要求。但是，螺桿軸焊接部位應(yīng)力集中，雖經(jīng)過熱處理，但仍易折斷。

3 處理和防范建議

3.1 測繪、加工泵架等備品

購買進(jìn)口泵架、傳動(dòng)軸價(jià)格高，周期長，故決定打光譜確定泵架材質(zhì)，測繪舊泵架，重點(diǎn)是易磨損的關(guān)鍵部位配合尺寸，將泵架不平行度、垂直度、同心度等指標(biāo)控制在合格范圍之內(nèi)，降低液壓油泵振動(dòng)。新泵架焊縫開展PT檢查，應(yīng)確保無裂紋、氣孔等缺陷。測繪泵軸，按要求熱處理。

3.2 棄用舊的返修螺桿軸

不再對損壞的液壓油泵螺桿軸進(jìn)行修復(fù)，直接從LEISTRITZ廠家采購新的備品更換，同時(shí)調(diào)研質(zhì)量較好的國產(chǎn)化備品，推進(jìn)此類備品國產(chǎn)化。

3.3 采用國產(chǎn)液壓油泵

原液壓油泵與電機(jī)之間有傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸與油泵之間靠軸套連接；軸套內(nèi)孔易磨損，鍵多次折斷。該電廠打算設(shè)計(jì)并安裝1臺(tái)國產(chǎn)液壓油泵，旨在促進(jìn)主機(jī)液壓油泵部件的國產(chǎn)化。進(jìn)口與國產(chǎn)液壓油泵的主要參數(shù)見表1。

表1 進(jìn)口與國產(chǎn)液壓油泵的主要參數(shù)

新液壓油泵將采取臥式泵設(shè)計(jì)，打算從主油箱內(nèi)部移至其外部并置于主油箱附近空地處，通過主油箱側(cè)面開口與其連接，主油箱開口位置距離箱底約300 mm；泵體采用20鋼，泵殼內(nèi)壁采用ZCuSn5Pb5Zn5銅合金襯套；采用上海博格曼機(jī)械密封；軸承選進(jìn)口軸承(SKF、NSK、FAG任選一種)；泵進(jìn)口法蘭選用DN150或PN16，出口法蘭采用DN125或PN64。

電機(jī)功率至少為泵軸功率的1.2倍，以保證電機(jī)連續(xù)安全運(yùn)行，電機(jī)能效等級最低應(yīng)滿足《GB 18613—2006中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及節(jié)能評價(jià)值》中的二級能效標(biāo)準(zhǔn)。電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮被驅(qū)動(dòng)泵的特性要求，保證安全運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的特性曲線(特別是負(fù)載特性曲線)應(yīng)完全滿足被驅(qū)動(dòng)泵的要求。電機(jī)采用F級絕緣,外殼防護(hù)等級為IP54，電機(jī)應(yīng)配有再潤滑裝置，以便在運(yùn)行過程中定時(shí)加油，并標(biāo)明軸承和潤滑脂的型號和規(guī)格。

新泵設(shè)計(jì)無傳動(dòng)軸，力矩傳動(dòng)更加簡單；軸系大大縮短，取消泵架，轉(zhuǎn)子能有效降低泵組振動(dòng)。驅(qū)動(dòng)螺桿軸直接安裝聯(lián)軸器，聯(lián)軸器之間設(shè)有彈性塊，能避免軸頸電腐蝕和減小振動(dòng)。大修周期3年，平時(shí)運(yùn)行可靠，維護(hù)量較??；襯套磨損配合間隙若超標(biāo)，利用油泵大修機(jī)會(huì)，更換襯套較為方便。

國產(chǎn)液壓油泵泵的進(jìn)口管道比油箱底部高，為減小阻力，泵的進(jìn)口管道不設(shè)濾網(wǎng)，泵的出口安裝逆止閥和出口閥，然后與原來2臺(tái)進(jìn)口液壓油泵出口母管并聯(lián)，系統(tǒng)中穩(wěn)壓閥、液壓油泵試驗(yàn)放油閥、液壓油濾網(wǎng)、蓄能器、快速泄油閥等仍保留。正常情況下，開啟國產(chǎn)液壓油泵，進(jìn)口液壓油泵作備用。

3.4 嚴(yán)格控制檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)

(1) 土建開挖。開挖前搭設(shè)施工棚，用彩條布封閉，確保施工粉塵不污染環(huán)境；先用路面切割機(jī)將基礎(chǔ)部分的地面斷開，盡量減小開挖時(shí)的震動(dòng)；開挖時(shí)使用測振表監(jiān)視現(xiàn)場控制柜的振動(dòng)以防設(shè)備損壞；用沖擊電錘將混凝土打碎，挖出運(yùn)至堆場，特別注意標(biāo)高和開挖邊線；要求水泥地面開挖深度為500 mm；開挖后穿套管，按要求布置電氣、儀控設(shè)備電源線或控制線。施工區(qū)域周邊及運(yùn)輸通道用彩條布滿鋪，上面鋪設(shè)10 mm厚橡皮，確保不拋灑及損壞地面。

(2) 模板施工?；A(chǔ)模板以木模板拼裝，同時(shí)以腳手管打地錨，腳手鋼管支撐圍檁，背杠支撐固定模板；模板工程截面尺寸、垂直偏差、側(cè)向偏差、表面平整度等，均應(yīng)按圖紙及規(guī)范要求進(jìn)行控制。模板在安裝之前要清理干凈，并涂刷好隔離劑，嚴(yán)禁模板安裝后涂刷隔離劑。砼澆筑之前應(yīng)將模板內(nèi)清理干凈，并封閉好清理孔。

(3) 砼施工。砼采用現(xiàn)場攪拌(C30)，由手推車送至施工作業(yè)面；采用平面分層澆筑，每層砼厚度為200～300 mm；砼振搗應(yīng)密實(shí)，不得漏振或少振，要確保砼拆模后無蜂窩、麻面、孔洞、吊腳等質(zhì)量問題，以達(dá)到內(nèi)實(shí)外光。第一次澆筑200 mm后，制作8只300 mm×200 mm地腳螺栓孔盒按尺寸位置放到基坑內(nèi)，用腳手管固定，繼續(xù)澆筑砼，澆筑至500 mm后停止；剩余100 mm待設(shè)備安裝后二次灌漿，材料為C35；砼澆筑完后在12 h以內(nèi)初凝后，即應(yīng)覆蓋草包并澆水養(yǎng)護(hù)不少于7天，或根據(jù)實(shí)際情況，達(dá)到70 %強(qiáng)度后方可安裝設(shè)備。砼施工期間，要保證水、電供應(yīng)。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，應(yīng)拆除模板，對基礎(chǔ)進(jìn)行回填；二次灌漿結(jié)束后做地坪。

(4) 安裝液壓油泵。根據(jù)原定基礎(chǔ)縱橫中心線，劃出液壓油泵設(shè)備安裝的基準(zhǔn)線，根據(jù)圖紙尺寸劃出地腳螺栓的位置線；將基礎(chǔ)表面和地腳螺栓孔中的油污、泥土、積水等清除干凈；在地腳螺栓兩側(cè)配置墊鐵，劃出墊鐵的位置，鑿出基礎(chǔ)麻面，用紅丹粉檢查，當(dāng)接觸面達(dá)到75 %時(shí)，用水平儀配合找水平，然后將墊鐵電焊固定。設(shè)備運(yùn)到汽機(jī)房后，用行車卸車，放置在滑道上，為保護(hù)汽機(jī)房地面，地面要鋪設(shè)橡皮。利用葫蘆將設(shè)備托運(yùn)到安裝位置，采用尼龍帶吊裝設(shè)備就位，并對設(shè)備進(jìn)行找正，確定位置、水平度符合要求后，擰緊地腳螺栓后進(jìn)行二次灌漿。

(5) 安裝管道、閥門、彈簧支吊架等。新管道需進(jìn)行酸洗和鈍化；各種管道施工前應(yīng)進(jìn)行吹掃保持內(nèi)部清潔，管道焊接采用氬弧打底，保證小管通流面積。施工所用材料必須具備材質(zhì)單和出廠合格證方可使用；不定型管道走向及布置，經(jīng)審核批準(zhǔn)后方可施工，禁止擅自布置，做到統(tǒng)籌規(guī)劃、布局合理、走線短捷、工藝美觀且不影響通道。管道上2個(gè)成型管道相接應(yīng)有短管連接，相鄰兩焊縫間距不小于管徑且不小于150 mm;焊縫距彎頭起點(diǎn)不得小于管外徑或不小于100 mm。管道在穿墻或樓板時(shí)，位于墻或樓板的管段內(nèi)不得有焊口,且穿墻或樓板的管道應(yīng)有套管。在管線上安裝儀表插座，疏水管座需要開孔，且孔徑小于30 mm時(shí)應(yīng)采用機(jī)械加工，開孔應(yīng)在管道安裝前進(jìn)行。對口徑和重量都比較大的管段進(jìn)行安裝時(shí)，運(yùn)到位后應(yīng)用鏈條葫蘆調(diào)整。使用水平尺檢測確保垂直段管道垂直度合格以及水平段管道水平合格。安裝管道支吊架時(shí)，管道至油箱部位需制作底部支撐。原則上不允許在主油箱上動(dòng)火，新管道與系統(tǒng)對接，原油管道需拆卸，敞口使用綢布和塑料皮包裹，移到安全區(qū)域，清理干凈后再動(dòng)火。

(6) 執(zhí)行焊接工藝卡，氬弧焊。執(zhí)行DL 869—2012，DL 5069—04，GB 4730和DL 5048—04標(biāo)準(zhǔn)。不準(zhǔn)強(qiáng)行對口,對口間隙1～3 mm；錯(cuò)口小于1 %厚度(最大錯(cuò)口小于1 mm)。相鄰兩焊縫間距不小于管徑且不小于150 mm；焊縫距彎頭起點(diǎn)不得小于管外徑或不小于100 mm。對接坡口角度應(yīng)控制在30～35°，坡口內(nèi)外壁控制在10～15 mm，應(yīng)打磨光滑，不允許彎折或錯(cuò)口現(xiàn)象。焊接一次合格率要達(dá)到99 %以上。焊件組裝時(shí)應(yīng)墊置牢固，焊縫避免強(qiáng)制對口，以防止焊接過程中發(fā)生變形和產(chǎn)生附加應(yīng)力；焊接組裝的質(zhì)量要求應(yīng)符合焊接拼裝允許偏差的要求。

(7) 其他要求。確定油泵與電機(jī)聯(lián)軸器中心時(shí)，應(yīng)滿足圓周小于0.05 mm、開口小于0.05 mm及對輪間距小泵3～6 mm的要求。安裝起吊設(shè)施，執(zhí)行GB 706—88標(biāo)準(zhǔn)，工字鋼長12 m，型號22b。防腐技術(shù)要求底漆和面漆都要刷2遍，均采用菱湖牌氯磺化聚乙烯漆，其中底漆應(yīng)在除銹后4 h內(nèi)進(jìn)行，底漆表面干透后，檢查漆膜表面，對局部進(jìn)行補(bǔ)漆處理后，開始涂刷面漆，涂膜厚度不小于70 μm。

4 結(jié)束語

2022年準(zhǔn)備實(shí)施一臺(tái)液壓油泵國產(chǎn)化改造，預(yù)計(jì)實(shí)施后設(shè)備運(yùn)行將更加安全、可靠，能消除機(jī)組運(yùn)行時(shí)起吊液壓油泵主油箱負(fù)壓系統(tǒng)被破壞，以及汽輪機(jī)2瓦和4瓦油檔漏油和火險(xiǎn)等隱患。新泵組設(shè)計(jì)取消了泵架和傳動(dòng)軸，縮短了軸系，結(jié)構(gòu)更簡單，維修工作量更小。此外，大力推進(jìn)國產(chǎn)化替代，能給企業(yè)節(jié)省可觀的費(fèi)用，成功后將進(jìn)一步向其他機(jī)組推廣。