一次液力耦合器潤滑油壓故障分析及處理

王大偉

摘要：發電廠高壓給泵等設備配套的調節性液力耦合器，是一種可以調節輸出功率和轉速的液力機械，置于電機及給泵之間進行動力傳遞。某電廠使用的YOTcp580型液耦運行時油壓正常，停機后運行輔助油泵無油壓，影響軸瓦降溫及潤滑。檢修人員檢查發現其主要部件單向閥組中一處閥座變形造成滾珠卡澀，分析并制訂了檢修措施，消除了油壓異常現象，延長了設備使用壽命。

關鍵詞：液力耦合器;輔助油泵;單向閥組;加工閥座

0 引言

為消除液力耦合器停機后的潤滑油壓異常現象，對油路部件進行拆檢并確定檢修措施，從設備的潤滑油油路系統分析、單向閥組構成及動作分析、加工閥座等角度入手，判定了異常原因和針對性處理措施，解決了潤滑油油壓異常問題，使得液力耦合器運行各潤滑油壓保持在標準范圍內。

1 液力耦合器（以下簡稱：液耦）結構及工作原理

1.1結構簡述

該高壓給泵液力耦合器型號YOTCP580，為部分箱體式出口調節型液耦[1]，其主要由箱體、旋轉組件、供油組件、排油組件、導管操縱機構、儀表裝置及冷卻器等輔助件組成。水平剖分箱體由箱蓋和箱座兩部分組成箱體，用來支承旋轉件，并形成油箱。輸入組件包括輸入軸、背殼、外殼壓蓋、殼體軸承套、泵輪、外殼和泵輪軸承套;輸出組件包括渦輪和輸出軸。主油泵采用正移矩擺線轉子泵，裝在液耦的泵殼體上，由輸入軸帶動的齒輪副驅動。輔助油泵采用齒輪泵由電機驅動，提供液耦停止工作后各處所需的潤滑油。

1.2 工作原理

設備啟動時，由輸入軸上的齒輪驅動油泵把耦合器箱底的油打出，經過油冷卻器到導管殼體內，再經泵輪上的進油口進入工作腔。當耦合器運轉時，油液從工作腔經過泵輪邊緣的通道溢出，進入導管腔。在導管殼體里，有一水平放置并可徑向伸縮的導管。導管口伸入到導管腔內，導管的伸縮由電動執行器控制，而導管口的徑向位置決定了導管腔里油環的厚度，即工作腔里的充液量，從而決定了輸出轉速。當導管伸入旋轉著的油環時就把油從導管腔內引出，減少了油環的厚度，并把油液排入箱體底部，供循環使用;相反的，導管縮回時，使油環厚度增加，工作腔內就保持較多油液，這樣，利用外部控制裝置使導管在“充滿”和“抽空”兩種極限位置之間進行調節，從而得到了輸出軸的無極變速。停泵后主油泵隨停，啟動輔助油泵進行供油，該液耦使用#32汽輪機油。

2 液耦輔助潤滑油系統介紹

該液耦采用的滑動軸承支承，與耦合器連接的電機、給泵軸承均采用油箱的稀油潤滑，并設有輔助潤滑供油裝置，其功能為在機組啟動前、停機后以及液耦主油泵出現故障時，向液耦、電機或工作油提供足夠合格的潤滑油。輔助潤滑供油裝置由吸油管（設180μm進油濾芯）、輔助油泵（齒輪泵）、單向閥組（1只）、雙聯濾網（40μm）、潤滑冷卻器、儀表及閥門等。

輔助潤滑供油裝置工作原理[2]：啟動前或停機后，電機帶動輔助油泵工作，經單向閥組后，進入雙聯濾網，一部分供應液耦的滑動軸承，另一部分經冷卻器后，供電機和給泵軸承潤滑。液耦正常工作后，停用輔助油泵，耦合器主油泵供出的工作油經主冷卻器后，到進口法蘭，大部分油進入耦合器工作，另外的油經過單向閥組，到雙聯濾網后，一部分供耦合器滑動軸承潤滑，另一部分經冷卻器供電機、給泵軸承潤滑。根據液耦設備維護要求，主油泵及輔助油泵啟動時，調節閥開度控制應使單向閥組前的壓力為0.15—0.35Mpa。

3 異常情況分析

3.1 異常情況描述

某日該高壓給泵運行時油壓正常，停機后輔助油泵運行出現潤滑油壓不起壓，正常運行油壓應在0.1—0.3Mpa間可調，一般調至0.2bar。 對液耦單向閥組拆檢發現其輔助油泵運行時應開啟的單向閥，因閥座變形造成滾珠卡澀，油壓無法將滾珠推下另一端并無法打開油口。

3.2 單向閥組組件及油通路說明

該單向閥組集成了單向閥、進油濾網進出口、雙聯濾網進出口、調壓閥進出口、輔助油泵進出口，油口及流向較復雜。

當輔助油泵工作時：油自#6口吸油并通過進油濾芯進入#1口（與#5口通）;油流經過輔助油泵后，自#2口泵出（#1、#2口用外置管道接通），推動滾珠滾向#7口，堵塞油流進入工作油通道，并進入#3口，以便調壓閥調整壓力（調整后多余油流回到#1口循環），同時流向#4口進入雙聯濾網（該濾網外置），最后從#8口（#4、#8口用外置管道接通）流出作潤滑油。

當主油泵工作時：油自#7口流入閥組，推動滾珠滾向并堵塞#2、#3口通道，避免輔助油泵倒轉及泄壓，油直接通過#4口進入雙聯濾網，最后從#8口流出作潤滑油。如圖1所示，單向閥組油路簡圖。

3.3 異常處理及分析

現場緊急處理為拆下調壓閥，自#3口用內六角扳手等工具扳動滾珠，使其向#7口滾動，再連接調壓閥，啟動輔助油泵，此時潤滑油壓就地顯示為0.19Mpa，盤上顯示1.7bar，符合運行要求。

4 檢修方案及實施

制作#3口處閥座，裝復后消除因原閥座變形而造成的卡澀;量取滾珠處通道直徑32.4mm左右，制作32.2mm閥座，閥線處坡口45°，高度8mm，材質#45碳鋼，使得具備較好的剛性、強度和耐磨性，如下圖2，加工閥座圖。裝配時，研磨滾珠通道使其光滑，澆入潤滑油后放入該加工閥座，使用銅棒輕敲，由于原閥座直徑較小，加工閥座底部接觸到原閥座后，再用力敲緊即可，放入滾珠后來回滾動無異常。整體部件裝復后調整油壓，故障消除。

5 結論

該液耦單向閥組為鑄造整體加工，其間通道均為潤滑油通路，各處出現缺陷后影響整體動作和油壓。根據其結構型式，分析缺陷和故障出現原因及處理方案，選擇最為可靠簡易的方案進行檢修實施，可有效延續該部件和設備的使用壽命。

參考文獻：

[1]朱剛.調速型液力耦合器的應用及故障分析，內蒙古石油化工，2012（15）：76-78.

[2]廣東中興液力耦合器制造有限公司.YOTcp調速型液力耦合器產品說明書.2004（8）.