350 MW机组电泵组故障分析及对策

叶 明

(国家能源集团九江发电有限公司，江西 九江 332000)

0 引言

某火力发电厂5，6 号机均为容量350 MW、亚临界、一次中间再热、冲动式、单轴、双缸双排汽的凝汽式TCDF-40 型汽轮机，均配备2 套50 %容量的汽泵组及1 套50 %容量的电泵组，其中机组正常运行时投入2 套汽泵组运行，电泵组作为机组启停时的启动给水泵组以及机组运行时的备用给水泵组，均用来向锅炉提供高压给水。

电泵组由1 台YKND400/300 型电泵前置泵、1 台TKS-6500-4 型 驱动 电 机、1 台R16k550.1型调速液力耦合器和1 台FK6F32-K 型给水泵串联安装组成，共用1 台电机驱动。电泵组设置有1台辅助润滑油泵和1 台润滑油泵，用来向电泵组的电泵前置泵轴承、电机轴承、液力耦合器轴承和给水泵轴承提供润滑油；还设置1 台工作油泵，用来向液力耦合器提供工作油。

5，6 号机电泵前置泵轴与电机轴均采用膜片式联轴器联接，液力耦合器输出轴与给水泵轴均采用膜片式联轴器联接。电机轴与液力耦合器输入轴联接方式则不同，5 号机采用的是刚性联轴器联接，6 号机采用的是齿式联轴器联接。

5，6 号机电泵组的电泵前置泵均为卧式单级离心水泵，采用双吸叶轮，支持轴承为圆筒式轴瓦，轴瓦设计有甩油环，推力轴承为推力瓦块式，轴封采用集装式机械密封，该机械密封的弹簧设计总压缩量为6 mm，预压缩量为2.5 mm。

1 故障问题

1.1 前置泵振动大

5 号机电泵组前置泵运行中振动很大，最大振幅高达0.28 mm，振幅严重超标，因该泵额定转速为1 485 r/min，合格标准要求振幅小于0.08 mm。

1.2 前置泵密封漏水

在5 号炉的一次水压试验中，5 号机电泵组运行时突发电泵前置泵驱动端和非驱动端的机械密封漏水及推力瓦运行温度急剧升高现象，最高达90 ℃，严重超标，电泵组被迫停运检修，导致该次5 号炉水压试验被迫中断。

1.3 润滑油故障

6 号机电泵组辅助润滑油泵和润滑油泵泵出的润滑油一度无法进入电泵前置泵驱动端轴瓦和油室内，通过轴瓦油室出油观察窗发现无润滑油排出。

每次电泵组投入运行前，只能依靠人工通过轴瓦油室上盖顶部加油孔，向轴瓦油室内加入足够润滑油。电泵组投入运行后，电泵前置泵驱动端轴瓦油室内润滑油通过甩油环甩入轴瓦来润滑冷却轴瓦，以维持电泵前置泵运行。

然而，随着电泵前置泵的持续运行，电泵前置泵驱动端轴瓦油室内润滑油却逐渐减少，油位计显示油位逐渐下降。当油位降至10 mm 位置时，发现甩油环无油甩入轴瓦，而人工加一次润滑油只能维持电泵前置泵运行50 min 左右。因此，历次电泵组投入运行时，需设专人监视电泵前置泵驱动端轴瓦油室内润滑油油位下降情况和甩油环甩油情况，每间隔40 min 要人工添加一次润滑油，才能确保轴瓦油室的油位维持在正常范围内，维持电泵组连续运行。这种不利状况不但增大了人工维护工作量，对电泵组安全运行乃至机组的安全启、停和运行都是极为不利的。

1.4 液力耦合器油温超标

6 号机电泵组运行中，突发液力耦合器工作油温度不断升高，最高达到了110 ℃，严重超标，而且具有迅速上升的趋势；此外，液力耦合器无法使给水泵带60 %以上负荷运行，严重威胁电泵组安全运行及机组安全启、停和运行。好在液力耦合器各轴承运行温度最高为72 ℃左右，属正常范围。为防止工作油温度过高导致液力耦合器损坏无法投用，电泵组被迫退出运行和备用，并进一步检修液力耦合器。

1.5 液力耦合器主油泵斜齿轮损坏

6 号机电泵组的液力耦合器内增速齿轮完好，而主油泵的传动主、从动斜齿轮严重磨损损坏。

2 原因分析

2.1 前置泵振动大与密封漏水分析

经全面检查，5 号机电泵组及其电泵前置泵存在振动大和密封漏水问题，究其原因如下。

(1) 泵侧靠背轮与泵轴配合间隙为0.30 mm，严重超标，二者配合过松，用手轻轻推拉该靠背轮就可以在泵轴上轴向移动，不符合质量标准，质量标准要求泵侧靠背轮与泵轴配合间隙为0.03 mm，因此导致运行中电泵前置泵与电机联轴器失稳。

(2) 前置泵转子总串动量为10 mm，符合标准，但查得泵转子工作串动量为2.2 mm，泵转子定位向非驱动端偏离了2.8 mm，这导致叶轮出口未完全对准泵体出口，造成泵侧靠背轮与电机侧靠背轮间距尺寸比联轴器中间短节长度加两块膜片厚度的总尺寸大了3 mm，而质量标准要求小于0.5 mm，因此属于严重超标，导致泵转子向驱动端串动了3 mm，驱动端机械密封弹簧压缩量增大了3 mm，动环与静环接触紧力增大，引起动环与静环摩擦发热，导致动环与静环之间水膜全部蒸发破坏，动环与静环出现严重干磨，发热量急剧增大。

(3) 前置泵侧靠背轮与电机侧靠背轮中心偏差严重超标，相对于电机侧靠背轮中心向南偏差了0.96 mm，向下低了0.27 mm；泵侧靠背轮与电机侧靠背轮之间北侧张口为0.01 mm，下张口为0.09 mm，合格标准是泵侧靠背轮与电机侧靠背轮中心偏差小于0.05 mm，张口小于0.05 mm。

(4) 推力轴承装置推力盘的轴螺母振动松脱，使得推力盘失去轴向定位，并引起推力盘端面跳度增大超标，且泵轴与泵侧靠背轮配合松动，当该泵运行中出现轴向推力方向指向非驱动端时，非驱动端推力瓦承受轴向推力，加上泵体振动很大，导致非驱动端侧推力瓦油膜被破坏，该侧推力瓦乌金与推力盘发生干摩擦，造成乌金表面出现部分磨损熔化，同时因非驱动端推力瓦严重磨损，其厚度减薄了0.5 mm，使得推力间隙增大了0.5 mm，泵轴向非驱动端多串0.5 mm，导致非驱动端机械密封弹簧多压缩0.5 mm，动环与静环接触紧力增大，动静环运行中出现摩擦发热。

(5) 电泵持续强振动导致驱动端机械密封动静环严重磨损，其中动环开裂，弹簧组的12 只弹簧严重压缩变形损坏；非驱动端机械密封静环破损，加上泵转子向非驱动端多串动0.5 mm 使得动静环接触紧力减小，导致漏水量相应增大。

2.2 润滑油故障分析

(1) 轴承室进油口处无异常。拆卸检查6 号机电泵前置泵驱动端轴瓦油室进油管及进油节流孔板，查得轴承室进油口处节流孔板清洁，节流孔通畅，进油管内清洁无杂物。

(2) 未装轴瓦防转定位销致轴承油室缺乏供油能力。检查该泵驱动端轴承装置，查得轴瓦防转定位销未装，轴瓦周向位置发生变化，偏离正确位置过大，导致轴承室下方润滑油进油孔与下轴瓦的润滑油进油孔未对准，且完全错开，润滑油无法进入轴瓦内润滑冷却，轴承室出油管口处有大量胶质状油垢聚集，基本将出油管口堵塞，造成轴承油室出油管口处只有极微小量的排油能力，故电泵组润滑油系统走油循环时，电泵前置泵驱动端轴承油室无润滑油进入，且无润滑油排出。

针对电泵前置泵驱动端轴瓦缺少润滑油的问题，之前采取的措施是在电泵前置泵驱动端轴承油室出油管口基本堵塞的情况下，历次电泵组投入运行前向轴承油室内加入足够润滑油，利用甩油环向轴瓦提供润滑油。油位只能加载至在油位计的2/3位置以防润滑油从轴承油室油挡溢出。驱动端轴承室出油管口基本堵塞，但仍能排出微量润滑油，故随着电泵组持续运行，加入电泵前置泵驱动端轴承室内的润滑油会缓慢减少。为防止发生轴瓦缺油烧毁事故，每间隔40 min 补一次油，确保电泵前置泵驱动端轴承室油位始终维持在正常范围内。

2.3 液力耦合器油温超标故障分析

针对6 号机电泵组液力耦合器工作油运行温度过高的现象，对液力耦合器开展检查分析如下。

(1) 泵轮轴的推力轴承无异常，推力间隙0.36 mm；泵涡轮轴的推力轴承无异常，推力间隙0.38 mm，均处于0.354～0.568 mm的合格范围内。

(2) 排油腔与涡轮配合间隙3.5 mm，供油腔与涡轮套配合间隙3.1 mm，泵轮与涡轮轴向间隙1.8 mm，均合格。

(3) 液力耦合器工作油系统所有密封件均完好无损，勺管在套管内行程120 mm，勺管全行程无运行卡涩，泵轮与涡轮的工作腔进油控制阀无异常，能确保提供正常工作油量。

(4) 工作油冷油器冷却管无结垢现象，且冷油器冷却水为闭式除盐水，品质合格；冷却水进水温度及流量均正常；液力耦合器运行中，工作油冷油器进、出油温度正常，进油温度110 ℃，出油温度62 ℃，但2 个易熔塞有均匀小部分熔化，漏油孔均开通了10 %左右，工作腔内工作油可从此处泄漏。

结合以上情况可知，6 号机电泵组液力耦合器易熔塞质量不过关，原因是工作油的运行温度最高110 ℃，未达到易熔塞160 ℃设计熔化温度，实际上工作油温升高到80 ℃左右时，易熔塞焊料就出现了部分熔化，导致2 个易熔塞开通了一部分，使得泵轮与涡轮工作腔内部分工作油从易熔塞熔化处泄漏排出回到油箱，以致旋转腔内工作油量相应偏少，引起工作油温快速升高并超标，以致无法维持液力耦合器正常运行。

2.4 液力耦合器主油泵斜齿轮损坏分析

因6 号机电泵前置泵侧轴瓦和液力耦合器侧轴瓦均在与各自的轴承座之间及轴承上盖之间的联接处装有绝缘膜片，各轴承座与其进、出油管联接处作了绝缘处理，故电机转轴、轴承座和基础未构成闭合回路；而液力耦合器、给水泵、前置泵均未作避免轴电流损害的绝缘处理，导致电机转轴通过联轴器、液力耦合器、给水泵、前置泵及这些设备基础形成若干闭合回路，使这些闭合回路处在交变磁场中，从而使电机产生了较大轴电流。

最易被较大轴电流损坏的是液力耦合器内的各齿轮，因为齿轮运行中在啮合及分离瞬间会产生电弧放电，齿表面会遭到电击损伤，使齿面硬度降低，造成齿轮快速磨损。

因此，主油泵的传动主、从动斜齿轮严重磨损损坏的原因是油泵的传动主、从动斜齿轮很薄，厚度均为20 mm，轮齿高度为6 mm，润滑油喷射到两齿轮啮合部位，大部分润滑油很快流失，润滑油积存量很少，以致两齿轮啮合部位油膜很薄，易产生电弧引起电击损伤齿表面，导致齿面硬度降低，齿轮迅速磨损损坏。而液力耦合器内增速齿轮表面无电击损伤原因是增速齿轮很厚，轮齿很宽，也很高，润滑油喷射到齿轮啮合部位，能积存较多的润滑油，两啮合轮齿间油膜很厚，不易产生电弧。

3 对策措施

(1) 分别更换5 号机电泵前置泵驱动端机械密封和非驱动端机械密封的动静环及各密封圈。

(2) 在5 号机电泵前置推力盘前加装2.8 mm厚的调整垫圈，将泵转子工作串动量调整至5 mm，泵转子轴向定位向驱动端调整2.8 mm，不仅可使叶轮出口完全对准泵体出口，还可解决泵侧靠背轮与电机侧靠背轮间距尺寸比联轴器中间短节长度加2 块膜片厚度的总尺寸大3 mm 的问题，调整后总尺寸仅大了0.2 mm，符合小于0.5 mm 的标准范围，且联轴器中间短节及2 块膜片均能装入泵侧靠背轮与电机侧靠背轮之间。

(3) 更换5 号机电泵前置泵全部推力瓦块，推力盘与新推力瓦乌金接触显示均匀，各推力瓦接触面达到了80 %以上。复装推力轴承后测得推力间隙为0.35 mm，达到了合格标准范围。

(4) 更换5 号机电泵前置泵泵侧靠背轮，使泵轴与靠背轮配合紧力为0.03 mm，以解决泵侧靠背轮与泵轴配合松动的问题。

(5) 调整5 号机电泵前置泵靠背轮与电机靠背轮中心至合格范围，调整后中心最大偏差为0.01 mm，最大张口为0.01 mm，达到中心最大偏差及最大张口均小于0.05 mm 的合格范围。

(6) 清洗6 号机电泵前置泵驱动端轴承室及出油管口处大量胶质状油垢；配制安装轴瓦防转销，以防止轴瓦安装位置发生变化；按检修质量标准复装驱动端轴承装置，使轴承座下方进油孔与下轴瓦润滑油进油孔完全对准，以确保驱动端轴瓦润滑油进油畅通，进油量正常，防止缺油。

(7) 更换6 号机电泵组液力耦合器的易熔塞，新易熔塞设计熔化温度160 ℃，符合技术要求。

(8) 更换6 号机电泵组液力耦合器内油泵的主、从动传动斜齿轮，新主动传动斜齿轮硬度为HRC60，新从动传动斜齿轮硬度为HRC55，符合技术要求。

(9) 使6 号机电泵组轴电流降至极微小，消除该电泵组电机三相不平衡故障，保证不会对液力耦合器内各齿轮造成损伤。

(10) 6 号机电泵组电泵前置泵靠背轮与电机靠背轮之间不再安装原中间短节，而是改装带绝缘的中间短节，使电机转轴通过联轴器、液力耦合器、给水泵、前置泵和这些设备基础不能形成若干闭合回路，以防再次发生液力耦合器内主油泵传动主、从动斜齿轮被电击损坏的事件。

4 结束语

上述对策措施实施后，5 号机电泵前置泵保持运行正常，且运行中振动正常，最大振幅为0.025 mm，推力轴承运行温度始终维持34 ℃左右的合格水平，驱动端机械密封和非驱动端机械密封未再发生过漏水现象，为5 号机电泵组和5 号机组的安全、经济的运行提供了保障。

6 号机电泵组在实施相关措施后投入试运行、备用及运行时，均能观察到驱动端轴瓦和轴承油室始终有润滑油进、出，且驱动端轴承油室油位始终正常，前置泵驱动端轴瓦最高运行温度为32 ℃，处于合格范围内，且不再需要人工加油，从而减少了人工维护工作量。检查6 号机电泵组历次投运记录，发现液力耦合器工作油量正常，工作油最高运行温度维持在78 ℃左右；2 个易熔塞完好，工作油冷油器进口油温78 ℃左右；出油温度38 ℃左右；液力耦合器能使给水泵带至100 %负荷运行，且油泵的主、从动驱动斜齿轮完好无损。

相关措施的实施，有效保证了5，6 号机的安全经济运行。