300 MW機組汽泵前置泵軸承損壞事例分析

（廣州恒運電廠，廣東 廣州 510730）

恒運電廠2×300MW發電機組自2008年起投運，是達到亞臨界壓力的回熱式燃煤機組，單臺機組中，給水泵系統由1臺電動給水泵、2臺汽動給水泵作為升壓設備。由于經濟性原因，發電機組日常運行時，只啟用2臺汽動給水泵，電動給水泵作備用。汽動給水泵分為汽泵主泵與汽泵前置泵，分別布置。汽泵主泵由小汽機提供動力，汽泵前置泵則由電動機提供動力。汽泵前置泵是上海電力修造廠生產的，型號為FA1D56型，該型號汽泵前置泵的軸承曾多次發生事故。其中2013年11月的燒軸承事故最為嚴重，需要對整泵進行緊急解體搶修。事后，對次事故進行分析，制定了有效措施，防止同類事故再次發生。另外，隨著電網調度對發電機組參與調峰的能力要求越來越高,甚至承擔基本負荷的大容量機組也需要參與調峰運行或降負荷運行,必須保證電站泵組的安全穩定運行。下面以2013年11月的燒軸承事故為例展開分析。

1 軸承故障情況及原因分析

1.1 故障情況

2013年11月09日凌晨，運行人員巡檢發現，其中一臺汽泵前置泵自由端的軸承箱發熱嚴重，伴有較大振動與異響，需要緊急停泵。解體檢查后，發現自由端軸承燒壞，損壞嚴重，如圖1、圖2所示。經過3天的緊急搶修后，重新投入運行。

圖1燒壞的自由端軸承座

圖2燒壞的自由端軸承

1.2 原因分析

FA1D56型汽泵前置泵，為水平中分式，單級雙吸泵。傳動端為徑向滾柱軸承，型號N315。自由端為兩個圓錐滾柱背靠背安裝，型號30314，具體結構如圖3所示。軸承潤滑方式為油浴潤滑，外加骨架油封，形成密閉的型腔。軸承箱外接冷卻水對箱體進行冷卻。該泵只配有軸承溫度探頭，當溫度達到80°C報警，且沒有停泵保護裝置。

圖3 FA1D56型汽泵前置泵自由端結構

根據設備歷史趨勢記錄，自由端軸承溫度在2013年11月08日晚9點，軸承溫度開始有緩慢的上升，當時溫度為52°C，到次日凌晨2點，在短短10多分鐘內溫度從原來的65°C飆升到322°C，然后保持不變。如圖4曲線上升線所示。

圖4汽泵前置泵運行記錄

檢修后，機修專業對事故的現象及原因進行了仔細的研究與分析：

（1）根據工作票記錄，自2011年#9機大修后，該泵運行的狀態一直平穩。在運行過程中，溫度、振動都處在正常水平，可排除安裝，或軸承選型誘發的軸承發熱的原因。

（2）根據廠家的結構圖可知，自由端軸承箱內的配合間隙有三，轉軸與軸承內孔的配合、軸承箱與軸承外圈的配合、軸承的軸向游隙。根據解體情況，沒有發現部件與配合間隙的異常，可以排除配合松動是誘發的軸承發熱的原因。

（3）由于軸承的潤滑方式為油浴潤滑，無外接潤滑油泵，日常有專人負責加油，油品、油質均有保障。另外，檢修過程中，也對軸承箱的冷卻腔進行水壓試驗，無掉壓現象。所以軸承室混入雜質和油質變壞，導致軸承發熱可能性不大。

（4）解體時，發現自由端軸套有較深的凹槽，如圖5所示。該軸套作用為：一是，為軸承的軸向位置定位；為保護轉軸，代替其與骨架油封作動靜摩擦，二是，形成潤滑油的密封腔。當軸套光滑的表面被磨損，乃至出現凹槽，骨架油封對軸套的緊力會不斷減少，唇口線比壓不斷下降，密封性能亦不斷減弱。根據文獻[1]，油封密封的設計，骨架油封的過盈量公差值，如表1所示。

圖5解體后發現軸套有磨損凹槽

表1骨架油封的過盈量公差

經過測量，軸套原本直徑為85 mm，磨損處的直徑只有84.2 mm。根據線速度v=2πrf，電機轉速為1500 r/min，v=13.345m/s，屬于高轉速。按照油封過盈公差表，油封的唇口直徑d=d0=85 mm。骨架油封與軸套之間有空隙，運行中潤滑油容易泄漏。若軸承箱內的潤滑油不斷泄漏，軸承產生的熱量超過潤滑油能冷卻的熱量時，軸承溫度會不斷上升，乃至燒壞。這個推論比較符合設備記錄的溫度趨勢，所以因為骨架油封與軸套密封能力的下降導致漏油，使軸承燒壞的可能性比較大。

但軸套為什么會被磨損，而骨架油封完好？根據廠家上海電力修造廠的資料FA1D56型汽泵前置的軸套，材料為1Cr17Ni2。雖然不知道該軸套的具體熱處理工藝。但根據文獻[2]可知，其淬火溫度980~1 050°C，油冷或空冷，硬度為44~51 HRC；回火溫度為275~300°C，硬度≥40 HRC；回火溫度為560~605°C，硬度為26~34 HRC。而根據文獻[3]，丁腈橡膠的硬度為80~95 HS，約為59~67 HRC?？赏茢嗄承┣闆r下，丁腈橡膠的硬度比1Cr17Ni2要高，并經過長期摩擦后，軸套自然會被磨出凹槽。

2 改進及預防措施

綜上分析，針對具體情況做出了相應的改進及預防措施，具體如下：

（1）加油時，必須用帶有細密濾網的漏斗進行加油，防止異物及污染物進入軸承室。

（2）由于軸套是由原廠家供應的，更改材質涉及問題比較多。而骨架油封是外購的，可以自主選擇硬度較低的材料，例如氟橡膠或硅橡膠等硬度較低的材料。

（3）增加測量振動的速度值探頭，因為目前只配有溫度測量探頭，軸承運轉狀態的反應顯示有相當大的滯后性，無法對設備進行良好的狀態監測和預測。增加速度值探頭，可以更好地檢測和診斷設備狀況。若從節約成本的角度考慮，也可使用移動式振動測量儀，對設備實施定人、定時、定位的檢測。雖然精度上會有相對大的誤差，但也滿足對設備狀況進行檢測和診斷的要求。

3 改進結果

后來經綜合考慮，決定采納改進建議的第一、第二條，該泵穩定運行至今，期間沒有再發生同類事件。而據運行加油班的同事反映，定期外加補油的量也減少了，證明措施切實有效。

4 結束語

檢修工作永遠會遇上新的問題，例如不會想到丁腈橡膠的硬度會大于某些不銹鋼的硬度。這需要置身其中的我們，多觀察，多思考，多總結，不斷積累，為遠大的電力事業畫出屬于自己的一筆印跡。

[1]聞邦椿.機械設計手冊[M].第5版.北京：機械工業出版社，2010.

[2]陳再支.模具鋼手冊[M].北京：冶金工業出版社，2011.

[3]付 平，常德工.密封設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2009.

[4]黃志堅，高立新，廖一凡.機械振動故障振動[M].北京：化學工業出版社，2010.

[5]周國良.泵技術問答[M].北京：化學工業出版社，2009.

[6]崔修強.300MW汽輪發電機組啟動上水方式優化方案及分析[J].華中電力，2006，(02)：28-29.

[7]李潤森，孫即紅.300MW空冷機組給水泵配置的研究[J].動力工程，2006，(02)：171-179.

[8]張春發，張 燕，董麗娟，冷健.電動給水泵和汽動給水泵的經濟性比較研究[J].電力科學與工程，2006，(01)：31-33.