變速電動給水泵推力軸承溫度高分析與對策

孫成龍

（江蘇井神鹽化股份公司熱電分廠，江蘇 淮安 223200）

電動給水泵在中小型電廠應(yīng)用廣泛，是鍋爐進水的重要設(shè)備，公司現(xiàn)有2臺288 t/h定速給水泵和一臺245 t/h變速給水泵，正常生產(chǎn)時2臺運行1臺備用。鍋爐電動給水泵耗電量占廠用電量1/4以上，使中小型電廠用電量較高，嚴重減少了公司的經(jīng)濟效益。變速給水泵是通過變頻來調(diào)節(jié)鍋爐進水量，是一種高效節(jié)能的調(diào)節(jié)方式，使用變速給水泵是實現(xiàn)電廠節(jié)能減排目的的一條非常有效的途徑。

1 現(xiàn)狀

2014年5月16日中鹽淮化根據(jù)計劃對245 t/h給水泵進行停泵檢修，這次檢修主要針對該泵推力軸承溫度高的問題進行排查。

變速給水泵自安裝投產(chǎn)起推力軸承溫度就一直比較高，夏季在75～82 ℃，推力軸承溫度設(shè)計報警值為75℃，給水泵跳閘值為80 ℃。隨著運行時間的增加，推力軸承在夏季的最高溫度已接近跳泵值，隨著鍋爐進水量的變化，在給水泵速度為3 000 r/min時變速給水泵推力軸承溫度已達80 ℃，給水泵瞬間跳閘，導(dǎo)致鍋爐進水不穩(wěn)定，嚴重影響機組安全穩(wěn)定生產(chǎn)。

解體給水泵時發(fā)現(xiàn)推力瓦進油油囊附有雜物，已明顯不平滑，并發(fā)現(xiàn)推力軸承工作瓦塊有明顯不同程度的毛刺。在解體給水泵芯包時發(fā)現(xiàn)平衡鼓間隙增大了0.55 mm,其他部件、套件制造或裝配尺寸均無異常偏差。

2 變速給水泵推力軸承溫度高的原因

2.1 變速給水泵的工作原理

葉輪在泵體內(nèi)做高速旋轉(zhuǎn)運動，泵體內(nèi)的液體隨著葉輪一起轉(zhuǎn)動，在離心作用下液體在出口處被葉輪甩出，甩出的液體在泵體擴散室內(nèi)速度逐漸變慢，液體被甩出后，葉輪中心處形成真空低壓區(qū)，液池中的液體在外界大氣壓的作用下，經(jīng)吸入管流入水泵內(nèi)。泵體擴散室的容積是一定的，隨著被甩出液體的增加，壓力也逐漸增加，最后液體從水泵的出口被排出。液體就這樣連續(xù)不斷地從液池中被吸上來然后又連續(xù)不斷地從水泵出口被排出去。

2.2 變速給水泵的結(jié)構(gòu)

2.2.1 軸系統(tǒng)

變速給水泵由電動機通過液力偶合器驅(qū)動，軸系統(tǒng)各設(shè)備之間通過聯(lián)軸器傳遞動力，每個聯(lián)軸器在可拆卸密閉的保護罩內(nèi)。

2.2.2 聯(lián)軸器

聯(lián)軸器為中間帶短軸的直線齒形聯(lián)軸器，由2個帶內(nèi)齒的半聯(lián)軸器、2個兩端帶外齒的短軸、潤滑油管和密閉外殼組成，具有滑動靈活、傳動轉(zhuǎn)矩大和補償軸向位移大的特點。

2.2.3 軸瓦

液力偶合器軸瓦型式為滑動型，安裝在其本體上，由5套支承軸瓦和2套推力軸瓦組成。2套推力軸瓦分別平衡泵輪和渦輪的軸向推力并限制轉(zhuǎn)子軸向位移。該種結(jié)構(gòu)形式僅允許轉(zhuǎn)子有較小的軸向竄動。本液力偶合器結(jié)構(gòu)主要由箱體、泵輪、渦輪、導(dǎo)流管、進油腔體、排油腔體、泵輪軸、渦輪軸等組成。

2.2.4 液力偶合器

液力偶合器油系統(tǒng)包括工作油泵、潤滑油泵、輔助交流油泵、工作油冷卻器、潤滑油冷卻器、油過濾器及其有關(guān)監(jiān)測儀表。

2.3 推力軸承溫度高的原因

2.3.1 環(huán)境溫度高，高負荷運行

給水泵運行中，隨著環(huán)境溫度的升高，特別是夏季室外溫度高達36 ℃，運行給水泵各軸承溫度明顯升高，此時應(yīng)降低適量負荷，才能趨于平衡。而在實際生產(chǎn)中，因?qū)ν夤┢㈦娦枨螅仩t補水始終保持高流量狀態(tài)，這就需要給水泵滿負荷運行，給水泵推力軸承溫度相對升高了3～5 ℃.

2.3.2 推力瓦塊進油油囊堵塞或進油不暢

變速給水泵在運行中，潤滑油通過液力偶合器主油泵運行，將潤滑油連續(xù)不斷的經(jīng)推力瓦塊進油油囊進入各瓦塊，然后將潤滑油排進冷卻器，最終進入油箱，形成潤滑油循環(huán)系統(tǒng)。不僅要注意油系統(tǒng)無泄漏，而且需保證各瓦塊回油正常，潤滑油壓力控制在0.08～0.15 MPa，潤滑油溫在35～45 ℃。由于潤滑油長期運行或維護不及時，造成潤滑油臟污，導(dǎo)致推力瓦塊進油油囊附有雜物而堵塞或進油不暢。

2.3.3 平衡鼓間隙增大

變速給水泵的推力平衡由推力軸承和平衡鼓共同完成，根據(jù)設(shè)計，推力軸承承擔軸向推力的10%。隨著運行時間的增加，平衡鼓間隙不斷增大，在解體給水泵芯包時發(fā)現(xiàn)平衡鼓間隙增大了0.55 mm，平衡鼓后水壓不斷增高，平衡鼓承力面積有所減小，使得推力軸承所承擔的推力份額有所增加。

2.3.4 冷卻水溫度高

變速給水泵推力軸承瓦塊冷卻介質(zhì)為潤滑油，主要通過液力偶合器潤滑油泵提供，潤滑油經(jīng)潤滑油冷卻器冷卻（潤滑油冷卻器冷卻介質(zhì)為循環(huán)水），保證潤滑油壓力0.08～0.15 MPa，潤滑油溫度為35～45 ℃，冷卻水溫度過高，使?jié)櫥蜏囟壬撸瑹o法達到冷卻推力軸承瓦塊。

2.3.5 瓦塊損壞

解體變速給水泵軸瓦，發(fā)現(xiàn)推力軸承工作瓦塊有明顯不同程度的毛刺，軸瓦支面鎢金最大磨損量達1 mm,同時還發(fā)現(xiàn)磨損的推力面鎢金都發(fā)生在2號軸瓦的電動機側(cè)。

3 對策

給水泵被稱為火電廠的“心臟”，其安全運行對于發(fā)電廠的穩(wěn)定意義重大，特別是對于自備電廠而言，其穩(wěn)定運行就是效益。如何在滿足給水量的前提下，確保給水泵安全、高效運行，值得思考。針對上述問題，有以下幾點對策：

（1）降低環(huán)境溫度，減少負荷。根據(jù)設(shè)計安裝要求，給水泵位于汽機零米層，汽機零米層基本上是采用全封閉式，正常情況下汽機零米層溫度比室外溫度高3～5℃，當變速給水泵溫度報警時可以安排人員打開窗戶與大門，加強通風冷卻，也可以減少鍋爐進水，適量減少負荷。

（2）修刮推力瓦塊進油油囊，以擴大推力瓦塊的進油量。停運給水泵，派由技術(shù)高、能力強、熟悉給水泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的2～3名技術(shù)人員組成的小組，由技術(shù)水平高的一人任組長，解體給水泵，修刮推力瓦塊進油油囊，以擴大推力瓦塊的進油量。

（3）減少推力軸承所承擔的推力份額，即增加平衡鼓所承擔的推力份額，在不改變給水泵結(jié)構(gòu)型式的前提下，可通過增加平衡鼓的徑向尺寸來增大平衡鼓的受力面積，從理論上講，平衡鼓的推力份額增加3%～4%不會破壞給水泵的平衡狀態(tài)，所以在檢修時將平衡鼓承擔的推力份額增加了3.5%，推力軸承承擔的份額由10%減至6.5%。

（4）更換冷卻水源，降低冷卻水溫，以降低推力軸承瓦塊溫度。

（5）保障推力瓦塊質(zhì)量與安裝工藝。給水泵推力瓦溫度高已成為制約設(shè)備安全運行的主要因素。自給水泵投運以來，前后已累計更換幾套推力瓦塊，在推力瓦塊結(jié)構(gòu)設(shè)計高起點的基礎(chǔ)上，即采用新結(jié)構(gòu)、選用新材料、嚴格零部件尺寸公差及特殊處理要求等，嚴格制造工藝，保證零部件加工精度、材料熱處理及表面防腐的要求。新更換的推力瓦塊，在保證高質(zhì)量的前提下，要求檢修人員在安裝過程中必須嚴格按照安裝工藝的要求進行安裝，確保做到高質(zhì)量、高工藝，高標準，提高推力瓦塊使用壽命。

4 小結(jié)

變速給水泵在生產(chǎn)運行中證明了影響推力軸承溫度高的因素是多方面的。本文通過針對變速給水泵推力軸承溫度高的原因進行分析，找出引起變速給水泵推力軸承溫度高的真正原因并采取有效措施進行處理，解決了變速給水泵推力軸承溫度高的問題。其中影響最大的是推力軸承軸瓦磨損或損壞，其次是減少推力軸承所承擔的推力份額。通過嚴格按運規(guī)開啟設(shè)備外，班組必須每2 h查看設(shè)備運行情況，遇有故障時及時設(shè)法處理，并加強監(jiān)視，嚴禁變速給水泵運行時解除保護連鎖，特別是遇有溫度測點表計不準時應(yīng)立即就地檢查，并及時核對Dcs與就地表計溫度是否一致，找出故障原因，并及時聯(lián)系檢修處理，保證變速給水泵安全、高效的運行。