当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

600MW机组锅炉给水泵副推力瓦损坏原因分析及处理


第 27卷第 5期 2011年 5月







学 与





Vo l 27, N o 5 M ay 2011 .,

E lectric Power Science and E ngin eer ing



63

600 MW 机组锅炉给水泵副推力瓦损坏原因分析及处理
陈华桂
(江苏方天电力技术有限公司, 江苏 南京 211102)

摘要: 针对某厂 600 MW 超临界机组多次出现 汽动给水泵 副推力 瓦损坏 故障, 从润 滑油供 油、推力 瓦自 身、运行工况变化等方面对其进行了详细分析, 找出了 副推力瓦 损坏的原 因, 是给水 泵运行 工况变 化引 起轴向力过度平衡导致副推力瓦过载造成的, 根据分析 结果从检 修和运行两 个方面采 取针对 性措施 处理 后, 汽泵推力瓦损坏的问题得以解决, 未再发生此类事故。 关键词: 汽动给水泵; 推力瓦; 轴向力; 平衡鼓 中图分类号: TK223 52 文献标识码: B

行期间副推 力瓦温度高报警停泵, 推力轴 承温度

1 设备概况
某厂 600 MW 超临界机组配置两台 50 容量 % 汽动给水泵组和一台 35 容量液力调速电动给水 % 泵组。驱动给水泵的汽轮 机是由浙江杭州汽轮机 股份有限公司 引进西门子工业汽轮机专利技术设 计制 造的 单 缸、单 流、单 轴、反动 式、纯凝 汽、 蒸汽外切换变转速工业汽轮机, 型号为 NK63/71/ 0 。 给水泵是上海电力修造总厂有限公司与瑞士 SULZ ER公司合作制造的水平、多级、筒体式壳体并具 有整抽式 芯包的 离心泵, 型号 为 H PT 300 340 6S 给水泵轴端密封采用迷宫密封, 轴承为四油 , 叶固定弧度套筒径向轴承。推力轴承为双向作用 可倾轴承。径向轴承和推 力轴承由外部强制供油 润滑, 与小汽 轮机采用同一压力油源。泵的水力 平衡装置为平衡鼓, 平衡 鼓吸收了由旋转组件产 生的大部分轴向推力, 推 力轴承吸收剩余的轴向 推力。额定工况下泵吸入口压力 2 33 M Pa, 温度 175 4 , 吸入口流量 993 48 t /h, 扬程 3 311 m, 额定工作转速 5 632 r/m in 。汽轮机轴与给水泵轴 由齿形挠性联轴器连接。

保护设定值为 80 度瞬间由 72

高报警, 95

延时 2 s停运给 。解体检

水泵。查看副推力瓦温度历 史曲线, 副推 力瓦温 迅速升高, 最高达 127 查发现给水泵副推瓦烧熔、推力盘受损。 2009年 4 月 22日, 机组负荷 350 MW, B 汽 动给水泵正常运行, A 汽动给水泵与 B 汽动给水 泵并列运行过程中, B汽动给水泵突然出现副推力 瓦温度高报警停泵, 解体检查发现副推力瓦烧熔、 推力盘受损。 2009年 6月 5日, 机组负荷 480 MW, A 汽动 给水泵故障突然跳闸, B 汽动给水泵转速提升过程 中, 仍再次出现给水泵非工作面推力瓦烧 损的问 题。解体检查发现副推瓦烧熔、推力盘受损。 给水泵副推力瓦的频繁 烧损, 极大地 影响了 机组的安全稳定运行。

3 原因分析
3 1 供油系统存在断油、缺油或油质不良等缺陷 首先检查给水泵推力轴承的润滑油供油状况。 给水泵和驱 动汽轮机采用同一压力油源。给水泵 副推力瓦烧 熔前后, 运行人员既未进行过 润滑油 泵切换, 也未进行过润滑油 滤网切换, 润 滑油箱 油位在正常范围。从机 组 DAS 系统 历史数据 看, 推力瓦温升 高期间, 汽动给水泵组润滑油 母管压 力较 平稳。冷 油 器工 作 正 常, 润 滑 油 供油 温 度

2 故障经过
该机组正式投产以来, B汽动给水泵出现过多 次推力轴承损坏事故, 主要是副推力 瓦、推力盘 损坏。 2008年 8月 17日, B 汽动给水泵在正常运
收稿日期: 2011- 03- 03 。

作者简介: 陈华桂 ( 1978 ), 男, 高级工程师, 主要从事汽机发 电机组的运行优化及故障诊断工作, @ s ina co m

E m a i: chenhuagu i2000 l

64

电 力 科

学 与

工 程

2011年

42

, 而且其他径向 瓦金属 温度也 在正常 范围,

油膜, 通常在副推力瓦侧的油膜应较主推 力瓦侧 的油膜厚。所需的间隙取决于瓦块的大小、速度、 推力负荷以及所用的润滑油, 如果所留间隙太小, 在油膜内将 产生过高的压力, 势必引起轴 承的高 温和过多的功率消耗, 并且 在极端的情况 下, 能 造成轴承失 效。间隙过大对轴承本身不会 造成任 何危害, 但对给水泵芯包动静部分有影响。 虽然轴承解体时 对推力瓦间隙进行复 测的结 果显示推力 瓦间隙超出了图纸范围, 但是 这主要 因为副推力瓦烧损, 使得推 力瓦间隙变大。查看 汽动给水泵组安装记录, 检 查推力瓦间隙, 泵组 安装时的推 力间隙控制在图纸规定的范围 内, 可 以排除因安装或检修质量差造成的副推力瓦损坏。 3 3 给水泵与驱动汽轮机联轴器齿套卡涩 如果齿轮联轴器齿根部 间隙偏小, 在 水泵升 负荷过程中 由于流量与压力增加, 小汽机 传递扭 矩增大, 使得齿套内摩擦阻 力相对增加, 联轴器 齿轮和齿套 发生卡涩, 会造成机侧或泵侧 联轴器 齿轮相对滑 动不畅, 导致汽轮机转子及给 水泵转 轴由于温度升高引起的膨胀量未能被联轴器吸纳, 由于汽轮机转子前端已由承载 能力相对较大的推 力轴承将轴 向位置固定, 整个轴系向给水 泵非驱 动端膨胀, 使得给泵推力轴承承受额外的 轴向推 力, 造成给水泵副推力瓦过载引起烧瓦。 事后对 B汽动给水齿套联轴器齿的配合情况进 行了检查。按厂家设计要求, 驱动汽轮机动静部分相 对膨胀量约 1 mm 左右, 并向水泵侧膨胀; 而给水泵 转子膨胀量约为 2 mm 左右, 则向汽机侧膨胀, 两个 膨胀量相叠加则需要由齿轮联轴器内部滑动来补偿, 齿轮联轴器设计可滑动距离约 5 mm, 完全可以满足 小汽轮机及水泵受热膨胀的需要。另外, 齿型联轴器 两侧齿根部间隙设计均为 0 15~ 0 20 mm, 实际测量 也在标准范围内。可以排除因联轴器齿套卡涩造成给 水泵副推力瓦过载损坏。 3 4 运行工况变化导致给水泵轴向推力突然增大 给水泵产生轴向力的原因主要有: ( 1) 盖板 力 A g 。叶轮前后盖板不对称, 前盖板在吸入口部 分没有盖板; 另一方面, 叶轮前后盖板象 轮盘一 样带动前后 腔内的液体旋转, 盖板侧腔内 的液体 压力按抛物线规律分布, 作用在后盖板上的压力, 除口环以上部分与前盖板对称 作用的压力相抵消 外, 口环下部减去吸入压力 。所余压力产生的轴

无升高迹象。可以排除由 于润滑油系统瞬间断油 造成的推力瓦烧损。 该给水泵润滑油 进油管路上装有 节流孔。为 确认是否由于缺油引起, 检查推力轴承外侧进油 孔板, 并无堵 塞现象。同时也检查 了推力轴承内 侧及径向轴承进油孔 板, 无脱落现象, 可以排除 由于推力轴承 进油孔板堵塞或其他轴承抢油原因 造成的非工作面推力瓦缺油烧瓦。 3 2 给水泵推力轴承制造、安装或检修质量不佳 该给水泵所配轴承为自位瓦块式推力轴承。轴承 推力环组件由支承环组成, 瓦块均布在支承环上各单 独的定位件之间, 外径嵌在支承环的法兰内, 通过定 位件的头部嵌在其两侧的凹槽内来较松定位, 使得工 作时瓦块能自由倾斜但不会掉下来。 在润滑油供油系统正常的情况下, 由于制造、 安装或检修质量不良及长期运行 引起的变形、卡 涩、磨损也会 引起推力瓦温度高, 甚至造成轴承 损坏。推力瓦 块浇铸乌金时重铸质量 不够好, 有 裂纹或脱胎等毛病, 运行日久, 乌金剥 落, 影响 油膜, 降低承载力。推力瓦块 受力不均, 诸如瓦 块的摆动线或承力销钉配置不当, 或瓦块摆动线 不灵活。推力盘表面 不良、推 力盘有松 动、推力 盘有瓢偏或水 泵自由端长期振动过大等也会使瓦 块长期承受冲击性载 荷, 轴承合金脆 化, 发生裂 纹, 以致剥落等。 给水泵 投 运 以 来, 自 由 端 轴 承 振 动 一直 在 50 m以下, 不存在振动超标现象。制造厂规定的 振动保护定值为 100 m 报 警, 125 m 停泵。从 解体后的推力轴承看, 发 现给水泵的推力盘副推 面磨出约 0 2 mm 深的沟槽。继续检查, 拆出推力 盘, 推力盘的主推面、主推力 瓦完好无 损。现场 测量推 力盘 的 瓢偏 值 是 0 02 mm ( 在 设 计 范围 内 ) , 推力盘未松动。再拆出主推瓦、自由端径向 瓦, 清理检查, 情况 良好。对 推力瓦块 进油口进 行了检查, 进 油口通畅无堵塞。可 以排除因推力 轴承自身质量差造成副推力瓦损坏。 推力间隙不符合图纸要求也会 造成推力瓦温 度高乃至烧瓦。推力间隙是必需的, 以便在推力 盘和推力瓦块之间有形成油膜的 余地, 并当轴承 热至其工作温度时, 可以容许部件的 膨胀。对于 双向推力轴承, 应在推力 盘两侧有间隙便于形成

第 5期

陈华桂 600 MW 机组锅炉给水泵副推力瓦损坏原因分析及处理

65

向力, 方向指向叶轮吸入口。 ( 2) 动反力 A f。液 体沿轴向进入叶轮, 沿径向或斜向流 出, 液流通 过叶轮其方向之所以发生变化, 是因为液体受到 叶轮作用力的结果。根据牛顿第三定 律, 液体必 给叶轮一个大小相等、方向相反的反 作用力, 该 力即为动反力, 指向叶轮后面。且 动反力随着流 量的增加而增大。 该给水泵采用平 衡鼓装置来平衡 轴向力, 如 图 1所示。它是装在末级叶轮后面与叶轮同轴的圆

与平衡鼓及平衡鼓套间的间隙 大小以及平衡管路 压损等因素有关。 平衡鼓前后压差按式 ( 2) 计算 p = p 0 - p1 式中: p 1 为平衡室压力。 从图 2 可以 看出, 给水 泵流 量 急剧 增加 时, 由于给水泵 前置泵为定速离心泵, 根据其 特性给 水泵入口压力将下降, 使得 平衡室压力下 降, 平 衡鼓前后压差增大, 平衡力 加大, 而且流 量急剧 增加时, 动反力也迅速增加, 两者共同作 用会造 成给水泵轴向力过平衡, 使得副推力瓦过载。 ( 2) p 为平衡鼓前后压差; p 0 为给泵出口压力;

图 1 给水泵平衡鼓装置示意图 Fig 1 Sche . matic d iagram of feed water pump balanc ing drum

柱体, 其外圆表面与泵体上的平衡套之间有一个很小 的径向间隙。平衡 鼓前面 是末级 叶轮 的后 泵腔, 后面是与泵吸入口相 通的平衡室。因 此, 叶轮出 口压力为 P 0, 平衡鼓右侧压力 P 1, 接近泵吸入口 压力, 使平衡 鼓两侧有压差, 形成 指向右方的平 衡力 F P, 该力用来平衡作用在转子上的轴向力 A。 平衡鼓吸收了大部分转子的推力, 但由于不能完 全平衡变工况下的轴向力, 余下小部分推力则由 推力轴承承担。剩余轴向力按式 ( 1) 计算 F c= Ag - Af - F P 力; F P 为平衡力。 给水泵轴向力随流量 的变化如图 2 所示。由 于平衡鼓没有自动平衡的作用, 当压力和流量波 动引起轴向力变化时, 轴向力变得不 相等, 转子 就有沿较大力的方向移动的趋势。双向止推轴承 承受着随之 相应变 化的轴 向力, 防止 转子 窜动, 这可从给水泵 压力和流量波动时止推轴承温度也 随之变化上 看出。 明显的 是锅炉 蒸汽 吹管 期间, 临冲阀开启前后, 给水泵出流量由 450 t/ h 迅速增 加到 933 t /h, 主推力瓦温度由 56 4 , 副推力瓦温度由 52 变为 61 7 变为 55 2 。 ( 1) 式中: F c 为剩余轴向力; A g 为盖板力; A f 为动反
F ig 2 . 图 2 轴向推力随流量变化示意图 Sche atic d iagram of axial thru st changes m w ith ch anges in flow rate

由式 ( 1) 可以看出, 减小平衡鼓的平衡力即 可减轻副推力瓦载荷。 适当减小平衡鼓直径, 可以减少平衡 鼓产生 的平衡力。但平衡鼓直径减 小的同时, 平 衡衬套 也要相应减小, 否则会因为 泄漏量加大, 给水泵 效率大幅降低。平衡衬套没有现成备品需要订制, 检修工期较长。 适当减小平衡鼓前后压 差, 也可以减 少平衡 鼓产生的平 衡力。由于平衡鼓前压力即给 水泵出 口压力, 减小前后压差只能适当提高平衡 鼓后压 力, 即平衡室压力。可以在平衡管路上加 装调节 阀, 调节平衡室压力。 鉴于三次推力瓦 烧损故障都是在给泵 流量急 剧增加时出 现的, 可以得出给水泵副推力 瓦烧损 是由于 运行工况 变化导致 水泵平衡 鼓过度平 衡, 使得给水泵 轴剩余向推力突然增大, 造成 副推力 瓦过载引发 的。适当减小工况变化时平衡 鼓的平 衡力即可避免发生副推力瓦过载损坏故障。

平衡鼓所能平衡的轴向力除与 其直径 R 大小 有关外, 还与 平衡鼓两侧压差有关。平衡室压降

66

电 力 科

学 与

工 程

2011年

温度 49 3 / 52 7

。变工况时, 主推力瓦最 高温 。

4 处理措施
4 1 检修方面 对新更换的推力瓦进行全面检查, 保证每块瓦片 接触角、高差都达到设计要求; 将转子尽可能向泵传 动端靠足, 以推力盘的外侧面为基准, 在自由端轴承 支架的水平中分面上画一道线, 再将转子尽可能向自 由端靠足, 以推力盘的外侧面为基准, 在自由端轴承 支架的水平中分面上再画一道线, 测量两线之间的距 离, 确保推力间隙符合图纸要求; 对转子窜动量、洼 窝中心和抬轴量进行认真测量和调整, 确保转动部件 运行在正确工作位置。 鉴于水泵大流量 运行时存在过平 衡现象, 在 平衡室至给水泵入口的平衡水管路上加装调节阀, 调节平衡室压力, 减小大 流量时平衡鼓的前后压 差, 从而减小大流量运行时平衡鼓产生的平衡力, 以减小给水泵大流量运行时副推力瓦的载荷。 4 2 运行操作 运行人员运行操作过程中应避免急剧增加或减少 汽动给水泵的转速, 或者在出口母管没有很好注水的 情况下开启水泵出口电动门, 致使汽泵失压或过流, 轴向力剧烈变化, 导致汽泵推力瓦温度过高。 4 3 处理结果 经过上述两方面 处理后, 机组 满负荷时汽动 给 水 泵 运 行 参 数 如 下: 流 量 942 t / h 转 速 , 5 465 r/m in 泵出口压力 29 32 M Pa 润滑供油温 , , 度 41 时, 主推力瓦温度 54 /56 9 , 副推力瓦

度 65

, 副推力瓦最高温度 68

5 结



发生给水 泵推 力轴 承副 推力瓦 损坏 事故 后, 在确认油质、供油系统正常, 制造安装检 修质量 良好的情况 下, 应重点考虑是否因变工况 下轴向 力过平衡使得过大的剩余轴向 力作用推力轴承副 推力瓦, 造成副推力瓦过载损坏。 在确认变工况时 给水泵平衡机构的平 衡系数 偏大的情况 下, 改造的方法是在泵的平衡 管路上 增设调节阀。其原理是通过 提高平衡室压 力, 减 小平衡鼓的 平衡力。增设平衡调节阀可以 做动态 调节, 更适合多工况运行。 平衡管路上增设了调节 阀后, 汽动给 水泵推 力瓦温度高 的问题得到了解决。在机组大 幅度变 动负荷的 工况 下, 给水 泵推 力瓦温 度相 对稳 定, 至今未再发 生给水泵副推力瓦烧损事故, 保证了 机组的稳定运行。
参考文献:

[ 1] 关 醒 凡. 现 代 泵 技 术 手 册 [ M ]. 北 京: 宇 航 出 版 社, 1995 . [ 2] 黄琦. 锅 炉给 水泵 平衡 机构 的 设计 [ J]. 热 力发 电, 2005 34 ( 7) : 30 , 泵技术, 2005 ( 3): , 33. 46 47, 20 . [ 3] 吕国良. 多 方案轴 向力平衡 机构的 改造试 验 [ J]. 水

Inactive Th ru st Bearing Failure Causes and R em ed ies of Boiler Feed w ater Pu p in 600MW Sup er critical U n it m
Chen Huagu i
( Jiang su F rontier E lectr ic T echno log ies Co , L td. , N an jing 211106 Ch ina) . , Ab stract In this paper inactive thrust bear ing fa ilure of stea turbine dr iven feed water pump appears more than : , m once in 600MW super cr itica l un it are presented The entire investigation and analysis have been focused on lubricants . o il feed, thrust pad itse lf and changes in opera ting conditions of feed w ater pump The inactive thrust bear ing fa ilure was . due to inactive thrust bear ing over loaded, causing by over balance the ax ial thrustwhen changes in operating cond itions . On basis of these corresponding measures fo rm aintenance and operation have been proposed A fter m ple entation, the , . i m prob le of Inactive thrust bearing fa ilure has been successfu lly solved T his kind of accident never happened again m . . K ey words stea turbine dr iven feed w ater pum p thrust bear ing ax ial thrust ba lanc ing drum : m ; ; ;


相关文章:
给水泵频繁烧毁推力瓦的分析
关键词:推力瓦烧毁联轴器 1 推力瓦烧毁情况简介 某发电公司安装两台 600MW 超临界汽轮发电机组,每台机组共配置 3 套给水 泵组,其中安装 50%容量汽动给水泵组...
给水泵推力瓦温度高的原因分析及对策研究
给水泵推力瓦温度高的原因分析及对策研究_电力/水利_工程科技_专业资料。龙源期刊...600MW机组锅炉给水泵副推... 28人阅读 4页 ¥2.00 立式水泵推力瓦温度高...
高级技师论文—富气压缩机推力瓦损坏原因分析及解决办法
推力瓦损坏原因分析及解决办法摘要:针对联合装置离心式压缩机运转过程中出现的推力轴瓦磨损故障,从该机组推 力瓦的受损情况、受力情况、润滑状况等方面入手,分析...
600MW机组事故处理
600MW机组事故处理_电力/水利_工程科技_专业资料。事故...电动给水泵未启动, 锅炉最大允许出力限制为 270MW...推力瓦温度有明显变化或轴振有明显增大时应申请停 ...
东汽660MW机组4DG-7C电泵推力瓦烧毁分析及处理
本文详细分析了4DG-7C电泵推力瓦多次烧毁的原因,介绍了烧瓦后的处理方法。...是作 为 660MW 机组锅炉启动给水泵,也可在汽泵故障时作为机组的备用给水泵...
600MW机组真空系统异常分析及治理
600MW 机组真空系统异常分析及治理 [ 日期:2005-06-20 ] [ 来自:北京国华电力有限责任公司 ] 分析了 600MW 汽轮机在试运时,针对真空系统出现的真空排气...
600MW机组轴瓦温度高的原因分析及对策
600MW机组轴瓦温度高的原因分析及对策_韩语学习_外语...如出现了温度测量电阻的损坏、温度测量极性弄反、...2 号轴 的温度上升和转子的转速关系非常密切,在...
600MW超临界机组的给水控制的分析
600MW超临界机组的给水控制的分析_电力/水利_工程科技_专业资料。本文以某超超临界600MW机组为例,介绍科远股份锅炉给水调节系统的控制。DATE...
600MW机组给水系统
600MW机组给水系统_电力/水利_工程科技_专业资料。600MW 机组给水系统施 晶 给水系统是指从除氧器给水箱经前置泵、给水泵、高压加热器到锅炉省煤器前 的全部给水...
更多相关标签:
超临界机组给水控制 | 1000mw超超临界机组 | 350mw超临界机组 | 660mw超超临界机组 | 600mw超临界机组 | 300mw发电机组 | 50mw发电机组 | 600mw机组 |