電動給水泵偶合器汽蝕分析

2014-03-06 14:45:26，

應用能源技術 2014年10期

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(黑龍江省火電第一工程公司，哈爾濱 150090)

0 引言

2014年3月19日9時、黑龍江省火電一公司承攬工程#1機給水泵液力偶合器在試運行中，運行人員發現振動大，立即匯報調試人員并密切監視液力偶合器振動；進行小汽機沖轉前的準備工作。發現油箱油煙較大，初步分析可能為油中有氣泡或液力偶合器易熔塞熔化。

2014年3月19日15時，并入汽動給水泵運行，停電動機水泵運行，發現勺管零位，轉速為500 rpm,初步判斷為電泵液力偶合器易融塞融化。19∶58汽泵跳閘，立即啟動電泵運行，開啟出門口(B側空預器跳閘，輔助電機聯動正常)，查電泵無出力(勺管50%的開度，其轉速僅1 600 rpm，出口壓力不變)。匯報運指揮和調試同意，立即啟動A汽泵前置泵，恢復A小機運行，向汽包上水(期間停運B給煤機、磨煤機運行)。20∶09請示調試，將電泵停運，從上述現象初步判斷為電泵液力偶合器易融塞融化，通知化學化驗電泵油質。

1 故障分析

(1)據偶合器的部分充液特性可以看出，偶合器傳遞的扭矩的能力隨充液量減少而減少。在充液量q=0.2～0.6的范圍內，扭矩曲線不光滑，這是由于渦輪轉速降低，工作腔的環流結構在大循環和小循環之間變化。這是處于不穩定區，使傳動裝置強烈擾動。

(2)目前，偶合器轉速比i=20%～98%范圍內工作，當轉速比i<40%以下，液力偶合器中工作油溫升溫很快，偶合器運行不穩定。這是因為轉速比小，工作油回油量極少，工作油冷油器中油量相應的減少，使偶合器油溫上升，所以i<40%不足取。因此，為了可靠的穩定工作，一般只取i>70%作為自動變速調節范圍，而在40%～70%宜以手動操作，以滿足啟動點火工況，不宜在67%～97%以外長期運行。

(3)工作輪葉片氣穴和氣蝕的機理分析

①液力系統大部分故障也并不是突然發生的，一般總有一些預兆，如噪聲、振動、沖擊、“氣穴”和“氣蝕”等。“氣穴”和“氣蝕”是指流動液體的壓力在局部范圍內下降到“飽和蒸汽壓力”或“空氣分離壓力”，出現由于水蒸氣的產生和溶解以及空氣的分離而產生氣泡的現象，即為“氣穴”現象。當氣泡隨著油液流入高壓區時，便突然收縮，而原來所占據的空間形成真空。此時四周的液體質點以極大的速度沖向真空區域，在高壓下氣泡破裂而產生局部液壓沖擊，將質點的動能突然轉換為壓能。而在管壁或元件的表面上，因長期承受液壓沖擊和高溫作用而逐漸腐蝕，表面剝落形成小坑，這種現象稱為“氣蝕”。

②“氣穴”和“氣蝕”是液壓和液力系統中經常出現的不利現象。

“氣穴”的產生與”氣穴”的危害一般來說石油基液壓油在大氣壓力和室溫下通常能吸收大約9%(按體積計算)的空氣，這些空氣溶解在油液中，但并不改變油液的粘性。溶解于油液中的空氣量與油液流體表面所接觸的空氣壓力有關。在給定溫度下，空氣在油液中的可溶度與系統壓力成正比。在標準大氣壓下，油中大約含有9%(按體積計算)的空氣。也就是說，這部分空氣被強迫溶入油內，直到壓力或溫度下降時才會溢出。而分解溢出的速度除與壓力、溫度有關外，還與流體的擾動及化學成分等因素有關。由于油液來不及填充泵腔，從而形成低壓。當壓力低到油的”空氣分力壓“時，油液內溶解的空氣就會大量的分解出來，有歷程氣泡。如果形成的壓力極低，以至于達到油的“飽和蒸汽壓”時，則油的蒸汽和空氣一起大量析出，形成油的沸騰現象。而氣泡在被擊破的瞬間，局部范圍內會產生幅值很大的高頻沖擊力，還伴有局部高溫。這種高頻液壓沖擊作用，一方面在工作構件的金屬表面引起破壞作用，產生金屬剝落、麻點等現象，因此被稱為“氣蝕”或“氣穴”現象;

③“氣蝕”現象的產生激發出高頻噪聲。易引起工作液油變質，并且增加了噪聲污染。而混入油中的空氣通常呈細小的氣泡狀態懸浮在油中，使油顏色變黃并混濁，這些氣泡隨著油液不斷地流入工作輪。液壓泵吸入帶有空氣泡的油后，在低壓處空氣泡膨脹，而當進入壓力區后，混入其中的空氣泡受到劇烈的壓縮，導致其破裂并在壓力油中溶解。這樣也會產生“氣穴”的現象，因而使噪聲增加。

采用消泡性好工作油液，或在液壓油中加入消泡劑，使油箱中氣泡很快上浮而消失。

(4)運行方式分析

我們對液力偶合器轉速比的工作范圍，總是希望越寬越好，或者說，對制造廠的轉差率的允許范圍希望越寬越好，特別是轉差率的下限常成為液力偶合器優劣的標志之一。

調速型液力偶合器，一般可在轉速比i=20%～98%范圍內工作，給水泵技術協議調速范圍20%～97.2%。實際上，當轉速比i<40%以下(例如：有電廠規定，當給水泵出口壓力小于6 MPa，出口門閉鎖)，液力偶合器中的工作油溫升溫很快，偶合器運行不穩定。這是因為轉速比小，工作油回油量極少，工作油冷油器中的油量相應的減少，使偶合器油溫上升，所以i<40%不足取。

同時，工作油回油量較少，相對地葉輪里空氣占有量便增多，而空氣為可壓縮氣體，于是造成偶合器工作的不穩定性(氣蝕)。因此，為了可靠的穩定工作，一般只取i>70%作為自動變速調節范圍，而在40%～70%宜以手動操作，以滿足啟動點火工況，不宜在67%～97%以外長期運行。

(5)進行偶合器工作油量的調整

①偶合器在運行中，在較大的范圍內，工作有溫升大于40度，可能減小偶合器的調節范圍，原因同上，可能產生偶合器的氣蝕。

②進行偶合器在帶正常負荷下的精確實驗：

目的是發現工作油溫升高的問題，應測量偶合器進油滑閥的位置、供油量與油溫；勺管及回油量；有的含氣量；進油量及壓力和回油壓力；工作有冷卻器、潤滑油冷卻器冷卻水量和溫升。

③在測量的基礎上，系統解決工作有溫升大于40度問題，增大偶合器的調節范圍，排除可能產生氣蝕的因素。

④控制閥必須輸送一定數量油至偶合器以補償耗散的油量，調油量凸輪片通過控制閥芯來控制與勺管位置保持一致的油量。在既定的運行工況點，油溫過高，可以通過控制閥(32)來改變油量，即可通過下列兩種方法中的任何一種方法來調整：調整凸輪片轉動+13；松開螺釘后，取下擋片及導向銷，并向“+”方向轉動滑套(乙)(“+”使油量增加)，然后將導向銷擋片及螺釘重新裝上。曾修正凸輪片，銼磨凸輪片，減少了循環油量。建議按試驗，觀察工作油溫的變化情況。

由于在運行中，在較大的范圍內，工作油溫升大于4度，可能減

小了偶合器的調節能力。