330 MW 機組前置泵檢修方法改進及軸承室改造

盧 琳，張文階

（華能武漢發電有限責任公司，湖北武漢 430415）

0 引言

陽邏電廠一、二期4 臺機組分別于1993 年和1997 年投產，給水泵組配置3 臺YNKn300/200-20 型前置泵，包括1 臺電泵前置泵和2 臺汽泵前置泵，結構為單級雙吸臥式蝸殼泵，采用832 型機械密封。吸入蓋借助雙頭螺栓緊固在泵體上面。機封靜環座、冷卻室蓋和軸承架全部借助雙頭螺栓緊固在吸入蓋上。泵的過水部件對稱設計和布置，由于泵體鑄造件的制造公差及管路布置造成的流經葉輪的不均勻水流產生軸向推力并不大。原前置泵推力平衡采用推力瓦、推力盤、齒輪油泵、油箱等附件，結構復雜、故障率高、配件價格高，于2000 年后陸續進行改造，改用2 個6306 滾珠軸承平衡軸向推力，并加裝軸承冷卻水。雙吸葉輪及鍵徑向固定在泵軸上，泵轉子由2 個飛濺潤滑的普通軸瓦支承，并靠安裝在泵前端的2 個滾珠軸承實現軸向定位。泵軸兩端均采用擋套和機封動環軸套來達到泵軸不被介質腐蝕的目的；同時，擋套起著使葉輪軸向定位的作用，機封動環軸套利用絲扣在軸封部位擰緊在軸上，其絲扣擰緊方向與旋轉方向相反。汽泵前置泵結構如圖1 所示。

1 問題及原因分析

前置泵正常情況下2 運1 備，每4 年大修一次。該型號前置泵自投產檢修后頻繁出現機封漏水和推力軸承溫度高或損壞故障。分析原因主要有3 點：

（1）轉子總竄測量和半竄量調整不準確，測量和調整值因人而異，設備運行時轉子軸向定位產生偏差，使機封實際壓縮量與檢修過程中調整值不一致，導致推力軸承承力較大。

（2）調整轉子半竄量時，機封動、靜環受損。

（3）改造過的自由端滾珠軸承冷卻水室設計不合理，導致軸承室進水。

2 前置泵回裝工藝改進

圖1 前置泵結構

2010 年后，通過前些年的探索研究實踐，安裝工藝得以不斷改進，有效避免了數據測量因人而異的問題，使檢修數據調整更加精確、真實，避免了故障的發生。根據實際效果，經此法檢修后的前置泵可連續運行一個大修周期，而不發生機封泄漏和軸承溫度高故障。前置泵檢修原則為“保證轉子部件運行時位于靜止部件中心；測量數據準確可靠，不受認為因素影響”。唯有如此，才能保證前置泵轉子軸向定位準確、兩側機封壓縮量調整準確一致、轉子總竄量和半竄量真實合格，保證前置泵可靠持久運行。

2.1 轉子總竄測量和葉輪定位

（1）泵軸套入雙吸葉輪，放入蝸殼內，注意葉輪旋轉方向。

（2）裝上兩側吸入蓋，注意方向。

（3）裝上葉輪兩側擋套，不裝兩側機封冷卻室，將兩側機封動環軸套分別擰入泵軸。

（4）緩慢向里擰緊機封動環軸套，用深度尺測量兩側機封動環軸套端面至軸肩距離，將該值恢復至設計值，以準確地將葉輪在軸上定位。無法查閱設計值時，可在解體階段測量該值作為回裝標準值。

（5）百分表指針打在泵軸端面，向兩側推動泵軸，分別讀出百分表值，兩數想減，即得總竄量值（標準值6～8 mm）。

以上不裝兩側機封冷卻室的測量方法是轉子總竄量的真實值。若裝上兩側機封冷卻室再進行測量，推動泵軸時，機封動環軸套可能與機封冷卻室內壁發生磕碰，造成總竄值偏小。磕碰與否也取決于擋套的長度，擋套越長，機封動環軸套與機封冷卻室內壁的軸向間隙越大。

（6）繼續推動泵軸，使百分表讀數為總竄量的1/2，即半竄處。若電機未動，可測量并記錄泵軸傳動端端面至電機軸端面的距離η，方便后續機封壓縮量和半竄量的調整；若電機不在，可找其他固定參照點。若該泵修前運行狀況良好，也可在解體階段拆卸聯軸器時測量該距離η，作為回裝參考值。

（7）卸下兩側機封動環軸套，裝上兩側機封冷卻室，再擰入兩側機封動環軸套。

（8）重復步驟（4），再次將葉輪在軸上定位。定位完成時，兩側動環軸套一定是擰緊狀態，防止葉輪松動。

2.2 機封壓縮量調整

（1）將泵軸傳動端端面至電機軸端面的距離恢復至η 值，此時葉輪位于蝸殼中間處，即半竄處。

將百分表指針打在泵軸端面記錄讀數，作為測量調整機封壓縮量過程中參照點。該泵機封型號為832 分體式，壓縮量通過調整靜環座內不銹鋼環形墊片調節。

（2）用深度尺測量機封動環密封面到機封冷卻室平面的深度δ1。

（3）將機封靜環放置在水平地面處，用深度尺測量靜環密封面至靜環座平面的距離δ2。

（4）機封壓縮量δ=δ2-δ1。若δ偏大（標準值4～6 mm），則通過減少靜環座內墊片減少δ2，反之，則增加墊片。

測量階段盡量不要碰動泵軸，防止葉輪發生軸向位移，偏離半竄處。若有竄動，可根據百分表讀數恢復半竄位。只有在精確的半竄定位前提下，調整的機封壓縮量才是真實可靠值，否則會使一側偏大，另一側偏小。

2.3 軸全抬和半抬調整

（1）裝上兩側軸承架，螺栓帶上但不要擰緊。

（2）不裝下瓦，將百分表座吸在泵體上，表指針垂直打在軸瓦處軸的頂端，讀出百分表值α1，雙手將軸往上托，直至泵體內部發生觸碰時，讀出百分表值α2，即全抬α=α2-α1。

（3）將支撐瓦下瓦蓋在軸上部，向兩側翻動查看左、右間隙是否一致。若左側間隙大，則用銅棒敲打軸承座左側，使其右移，反之亦然，如此反復，直至左右間隙一致。

（4）將下瓦翻至軸承座內，重新調整好百分表，讀出百分表值β1，雙手將軸往上托，直至泵體內部發生觸碰時，讀出百分表值β2，即半抬β=β2-β1。

（5）反復復查兩側軸半抬量值并進行微調，直至合格。裝入下瓦后的抬量應為全抬量的1/2+0.05 mm。

影響抬量調整的因素：葉輪口環與密封環部件；軸承架與冷卻室蓋配合端面；機械密封動靜環端面；冷卻室蓋和軸承架雙頭緊固螺栓。

2.4 軸瓦間隙和瓦蓋緊力調整

（1）檢查軸承和軸承體的配合面，在擰緊瓦蓋的情況下，在軸瓦座內移動軸瓦是否可能。如座面太松，應修整瓦蓋的兩接合面直到裝上的軸瓦被牢固地夾在瓦座里而不能再移動為止。

（2）將兩側軸瓦安裝好，擰緊瓦蓋的4 個內六角螺栓。

（3）用塞尺或壓鉛絲法測量軸瓦頂間隙（標準值0.12 mm）；用塞尺測量左、右側間隙（標準值0.06 mm）。

（4）用壓鉛絲法測量瓦蓋緊力（標準0～0.03 mm）。

2.5 轉子半竄量調整

（1）裝上軸承前壓蓋，先后裝上推力盤工具，定位軸套，鎖緊螺母；可不裝上瓦室，擰緊前壓蓋與軸承支架下端連接螺栓，見圖2。該推力盤工具為標準件，軸向寬度為2 個滾珠軸承厚度。

（2）推動泵軸，恢復傳動側泵軸端面至電機軸端面的距離η。

（3）將一塊百分表指針垂直打在傳動側泵軸端面，讀出百分表值θ1。

（4）緩慢擰緊鎖緊螺母。半竄標準值（3～4）mm。

若百分表數值變小，讀出數值θ2，則表明軸向半竄量偏小，需在軸承前壓蓋處加θ=θ1-θ2厚的耐油紙墊或將軸承與軸肩之間的軸承調整套車削掉θ 厚度。

若百分表數值不變，則從自由端往傳動側推動泵軸，直至軸承前壓蓋碰到軸承室，讀出百分表讀數θ2，半竄值為θ=θ2θ1，表明軸向半竄量偏大，需車削軸承前壓蓋厚度θ=θ2-θ1或在軸肩與軸承調整套之間加θ 厚度的金屬墊片。

傳統測量轉子半竄量方法：完成步驟（1）后，將百分表指針打在傳動側泵軸端面，向傳動端推動泵軸，用撬杠頂在自由側機封動環軸套端面，將軸往傳動端頂，讀出百分表值θ1；松開撬杠，緩慢擰緊鎖緊螺母，查看百分表讀數，直至穩定不變，讀出值θ2。則半竄值為θ=θ1-θ2。

因機封彈簧的彈性影響，每次撬動的力道也不盡相同以及不同的人力道不同，傳統方法測得的半竄量往往各不相同，因人而異。且用撬杠頂來頂去，易損傷機封密封面。半竄位的調整誤差，極易引起一側機封壓縮量過大，另一側壓縮量偏小進而發發生泄漏。新方法則巧妙地規避了上述弊端，測出的半竄值更加準確真實。

2.6 裝推力軸承蓋后軸向竄量調整

（1）測量軸承冷卻室滾珠軸承位深度ω1。

（2）測量兩個6306 軸承標準件厚度ω2。

（3）則裝推力軸承蓋后軸向竄量ω=ω1-ω2（標準值0.30～0.35 mm）。

若ω＜標準值，表示無竄量或竄量偏小。需將軸承冷卻室的軸承位深度車削加深；若ω＞標準值，表示串量偏大，需將軸承冷卻室的外平面車削以減小軸承位深度。

或者用以下方法：卸掉半竄調整工具（鎖緊螺母，定位軸套，推力盤工具），軸承座平面涂膠，蓋上兩側軸承蓋。裝上自由側2 個6306 滾珠軸承，裝上軸承冷卻室，擰緊螺栓。將百分表指針打在傳動側泵軸端面，用撬杠先后頂在自由側和傳動側機封動環軸套端面，將軸分別往傳動端和自由端頂，讀出百分表差值，該差值即為裝推力軸承蓋后軸向竄量。后續調整放方法不變。使用此方法易損傷機封密封面，撬動前最好將機封靜環座螺栓松開一點；但不宜松開過多，防止機封動、靜環由于撬動而偏離安裝位，導致無法歸位。因此法操作不當易引起機封損壞，不建議使用。

圖2 調整半竄量

圖3 改造前軸承室

3 滾珠軸承冷卻水室改造

2000 年后陸續將8 臺汽泵前置泵自由端推力軸瓦改為滾珠軸承，加裝滾珠軸承冷卻室的中間環形密封面極容易密封不良，導致冷卻水泄漏至滾珠軸承室，損壞軸承。同時，冷卻水繼續由磨損的骨架油封，滲進支撐瓦室，劣化稀油，進而導致支撐瓦磨損。

自由端軸承室分為3 個腔室：①支撐瓦室，稀油潤滑；②滾珠軸承室，潤滑脂潤滑；③冷卻水室，對滾珠軸承室進行冷卻。滾珠軸承室與支撐瓦室采用前壓蓋上的骨架油封密封。冷卻水室與滾珠軸承室，以及冷卻水室與軸承室外側分別采用同一平面的3 個環形平面進行密封。若冷卻水室與滾珠軸承室密封不良，則會導致滾珠軸承室進水，再加上骨架油封磨損，水會滲進支撐瓦室。若冷卻水室軸承室外側密封不良，會導致冷卻水從軸承室處外漏。改造前的自由端軸承室結構見圖3。

針對冷卻水泄漏原因，將冷卻水室做如下改造：加工合適尺寸的環形件，封堵住軸承冷卻水室中間的環形水槽（不能堵住進、出水口），并施焊保證嚴密不漏。取消里側環形密封面，為保證該密封面不高于外側環形密封面，將整個平面進行拋光處理；為了防止軸承前壓蓋凸臺接觸到環形件而導致外側環形面密封失效，遂將凸臺車削掉1 mm，保證配合間隙。如此，將水側與滾珠軸承室完全密封隔離，徹底解決軸承室進水問題。改造后的自由端軸承室結構簡圖如圖4。

圖4 改造后軸承室

4 結束語

影響前置泵水泵機封泄漏和推力軸承溫度高的故障因素很多，但若能嚴格按照改進后的回裝工藝依次對葉輪定位、總竄、機封壓縮量、軸抬量、軸瓦間隙、半竄、裝推力軸承蓋后軸向竄量進行調整，尤其是半竄定位調整法的創新實踐，可保證整個水泵轉子部件位于靜止部件中心，有效提高檢修數據調整的準確性。水泵轉子運轉靈活，軸向間隙均勻，極大提高設備可用率及整體運轉水平。滾珠軸承冷卻水室的改造，解決了軸承室進水問題。