电动给水泵配套液力偶合器故障分析及处理.doc

[摘要]介绍、分析了1号汽轮机电动给水泵配套液力偶合器受损及修复处理方案,涉及电动给水泵反转异常工况下液力偶合器内部部件的非正常运转受损、修复工艺制定、投运等。对同类型设备的故障处理具有借鉴意义。

[关键词]电动给水泵液力偶合器涡轮泵轮衬里材料

0引言

宝鸡二电厂1号机电动给水泵配套液力偶合器为日本荏原制作所生产的GCH-104A型增速齿轮可变速液力偶合器。基本构成分为偶合器本体、输入轴(低速齿轮轴)、高速齿轮轴、输出轴、齿轮润滑泵及工作油泵组件、辅助电动润滑油泵组件、转速控制组件。这些部件和部分油管道集装在一个箱体中,箱体下部为储油箱,油泵通过吸入管从油箱中吸油供给各轴承润滑、冷却用油和偶合器动力传动用油。3根转轴分别由6只支持滑动轴承支撑,由3只推力轴承实现3根轴的轴向定位并承受各种工况下的轴向推力。润滑油泵和工作油泵由输入轴通过齿套式联轴器拖动,辅助润滑油泵由电动机驱动。

偶合器本体是传递扭矩的核心部件,由涡轮和泵轮组成,涡轮用螺栓固定在高速齿轮轴一端,泵轮用螺栓固定在输出轴一端,罩壳用螺栓固定在涡轮上,运行时随涡轮一起旋转。转速控制组件由勺管、工作油流量控制伐、勺管驱动装置组成。

输入轴与输出轴分别用齿套式联轴器与驱动电动机和给水泵联接,输入转速为1490r/min,由一对增速齿轮增速为5513r/min,通过偶合器将此转速无级传递给输出轴,拖动给水泵,完成电动给水泵转速的无级调节。

1液力偶合器受损过程

1999年10月10日1号机组运行中,给水系统运行方式为电动给水泵与汽动给水泵B并列运行。汽动给水泵A与系统并泵后,电动给水泵降速退出运行过程中,因电动给水泵出口逆止门卡涩,造成高压给水倒流,冲动电动给水泵倒转,拖动偶合器输出轴反转,而泵的反转保护又因故未投,驱动电机未跳。与正常运行工况相比,偶合器涡轮按原方向运转,泵轮则反向运转,导致偶合器内部动力传递油滑差迅速增大,偶合器内部油温急剧上升。当运行人员发现电动给水泵转速勺管指令已到零,而实际转速达4700r/min,立即手动关闭电动给水泵出口电动门,此时5号轴承金属温度高,保护动作,驱动电机已跳闸。在电动给水泵出口电动门由全开至全关的1min内,高压给水继续倒流,冲动电动给水泵倒转,拖动偶合器输出轴反转,带动高速齿轮轴和输入轴反转,同时,高压给水倒流冲动前置泵反转,带动驱动电机、输入轴和高速齿轮轴反转,导致齿轮润滑油泵和工作油泵均反向运转,工作油压下降(润滑油压因电动辅助油泵联起保证了正常供给)。电动给水泵出口电动门全关后,高压给水停止倒流,事故过程结束。

2液力偶合器受损原因分析

上述两个非正常运行过程历时4min,造成液力偶合器内部受损。

(1)电动给水泵出口逆止门卡涩,造成高压给水倒流,冲动电动给水泵倒转,拖动偶合器输出轴反转,而泵的反转保护又因故未投,驱动电机未跳。与正常运行工况相比,偶合器涡轮按原方向运转,转速5513r/min;泵轮则反向运转,转速最高达4700r/min,导致偶合器内部动力传递油滑差急剧增大,偶合器内部油温急剧上升;偶合器泵轮后侧衬里材料因内部油温急剧上升全部溶化,勺管、泵轮、涡轮等部件表面呈烤蓝色,罩壳上一只易熔塞熔化,临近高温区域的5号支持轴承合金前半侧严重熔化。

(2)在5号轴承金属温度高保护动作,驱动电机已跳闸,电动给水泵出口电动门由全开至全关的1min内,高压给水继续倒流,冲动电动给水泵倒转,拖动偶合器输出轴反转,带动高速齿轮轴和输入轴反转,同时,高压给水倒流冲动前置泵反转,带动驱动电机、输入轴和高速齿轮轴反转,导致齿轮润滑油泵和工作油泵均反向运转,油泵入口管道上设有逆止阀,造成油泵入口压力异常升高,4根齿轮轴对应的8只铜套轴承严重超比压运行数分钟,轴承磨损后从动轴卡死,造成工作油泵主动齿轮轴与润滑油泵齿轮主动轴花键插接应力集中处断裂。

(3)熔化的偶合器泵轮后侧衬里材料残片、号支持轴承合金残片、铜套轴承磨损残片掉入油箱中,对电泵油系统造成污染。

3受损部件的修复

3.1偶合器的修复

(1)解体偶合器部件,清理内部磨损衬里材料残片。

(2)对泵轮、涡轮、勺管等核心部件进行表面金属探伤检查和硬度检查,并测量部件加工相关尺寸,确认偶合器在非正常工作状态下有无金属内部损伤及变形。

(3)测量勺管弯曲度应小于0.05mm。

(4)偶合器泵轮后侧衬里修复。用机械及化学方法将残留在钢胎(Cr-Mo钢)上的原衬里材料清理干净;挂衬,单边厚度4mm,挂衬材料为:ZCHSnSb11-6;挂衬过程钢胎体温度应控制恒温300℃,确保挂衬过程工件无变形;挂衬完毕,车床上工件找正要求:圆周跳动0.03mm;端面瓢偏0.03mm;车削衬里材料,内径尺寸为235.40-0.03mm;车削衬里材料后表面粗糙度应达到0.8