马震东

（国家能源集团四川能源公司江油发电厂，四川绵阳 621709）

0 引言

汽轮机润滑油系统是汽轮机的重要系统之一，直接影响着汽轮机设备的运行情况。1000 MW 机组汽动给水泵组具有容量大、汽轮转子长、汽轮间隙小等特征，运行过程中存在启动卡涩问题，以下就相关预防措施进行分析。

1 给水泵机械密封的工作原理

目前1000 MW 等级燃煤发电机组大部分配套汽动给水泵组，给水泵为高压离心式水泵。为了避免泵内高压循环液体外漏，将机械密封装置安装在泵轴两侧。机械密封装置无需使用填料，仅依靠固定于泵上的浮动动环和泵壳上的静环实现密封。机械密封装置中的转动部分包括保护轴套动环和动环座，由螺栓连接，通过键传力让动环和泵轴共同转动。静环主要由端盖、弹簧、静环座推环组成，借助推环和静环座确保动环位于静环之上，并且使用密封垫料密封。其中动环O 形密封环可避免动环和旋转泵轴间泄漏，静环型密封环可避免静环和静环部件间泄漏，减少运行过程中的振动[1]。

2 汽动给水泵组卡涩表现

2.1 盘车系统故障

盘车系统由电机限位机构、啮齿机构、联轴器组成，一般汽动给水泵组盘车系统额定电流110 A、电机功率55 kW、汽轮机盘车转速100 r/min。盘车系统故障主要表现在：①技术人员分析盘车电机的电流波动和转速稳定情况可判定盘车电机是否存在故障，例如润滑油量偏少、轴承损坏的噪声和异常振动等；②盘车装置停止运行期间插入安全销，会由于安全销电磁阀损坏、汽动管路漏汽等原因导致盘车启动期间不能正常拔出；③盘车未能自动啮合而亮灯、限位开关位置松动都会导致盘车装置不能正常啮合；④盘车控制柜由于变频器故障，电磁阀手动按钮未能复位，同时选择两种控制模式会导致故障灯亮起；⑤盘车供汽压力值不能满足要求，会导致盘车启动瞬间脱开或者无动作[2]。

2.2 给水泵汽轮机卡涩

一般的汽动给水泵组汽轮机采用单缸双流结构，转子的两个支撑轴承相距4000 mm，转子总长5000 mm，转子静态挠度最大值0.07 mm，压力及隔板汽封间距在0.7～3 mm，端部汽封最小间隙0.05 mm。

（1）轴承损坏。汽动给水泵组在运行过程中需要确保给水泵汽轮机两侧的温度、轴封压力、排汽压力在正常范围内，如果轴封参数、真空参数在水泵汽轮机启动或停运过程中偏离正常值，将出现蒸汽外漏或轴承吸入冷气等情况，导致热应力值偏大，进而损坏汽轮机轴承。在启动停止期间，供汽管道输水暖管如果不充分，将导致给水泵汽轮机的内部受水冲击，损坏叶片和轴承。在正常运行过程中，如果给水泵汽轮机的轴瓦温度异常，轴承出现振动也将导致汽轮机转子弯曲，造成动静碰磨，劣化后导致给水泵汽轮机卡涩。

（2）动静碰磨。正常运行过程中容易在水泵汽轮机死角部位堆积大量杂质，水泵汽轮机盘车停止运行时，在气流扰动影响下杂质进入汽封齿。通常的水泵汽轮机隔板汽封采用齿形固定式汽封，没有弹簧片和背弧，缺乏退让功能。而端部汽封采取蜂窝汽封形式后具有退让功能，在该情况下杂质进入隔板汽封齿顶部，相应减小了动静间隙，投运盘车的过程中会出现汽封和转子碰磨卡涩情况。由于给水泵汽轮机组隔板的金属有残余应力，随着机组停运，金属隔板受到温度下降的影响会出现一定变形，汽封间隙发生偏移也会导致转子和汽封齿碰磨情况。随着排汽缸温度的增加，低压缸轴封热变形更加明显，造成汽轮机洼窝中心偏移、摩擦和振动增大，甚至会损坏低压缸轴封。

2.3 给水泵和前置泵卡涩

进入泵体的水质偏差是主要问题。在调试过程中凝结水系统管路较为复杂，管路改装完成可能在死角处存在残渣，进而导致水质下降。盘车转速偏低情况下泵内的流通量降低，无法带走杂质，之后流入芯包动静结合部位造成泵轴卡涩[3]。

2.4 汽轮机润滑油系统故障

润滑油系统如果出现异常会导致汽轮机设备运行状态不稳定，甚至出现汽轮机烧瓦、转子动静摩擦、大轴弯曲，导致汽轮机受损。目前润滑油系统故障是导致机组停机的重要因素，如盘车、汽轮机、缸温存在问题，由此导致巨大的经济损失。

2.5 给水泵芯包动静卡涩

为了促进汽动给水泵组的高效运行，通常给水泵芯包动静部套间隙设计偏小，在间隙发生变化后会出现动静碰磨现象。例如超超临界机组给水泵动静间隙一般为0.4 mm，固体颗粒容易在间隙中出现，而汽动给水泵启动前期进行低速盘车暖机更容易导致堵塞情况；给水泵上下筒体的温差偏大导致膨胀不均匀，芯包动静间隙大小不同，进而出现泵轴卡涩。

3 预防汽动给水泵组卡涩的措施

3.1 防止盘车系统故障

盘车电机通常为全自动或半自动形式，启动后需要观察转速状态以及启动电流返回情况，如果电流长时间不能回到正常值或噪声偏大、振动明显，需要马上停止盘车电机，避免电机受损。为避免盘车电机启动后出现故障，一方面需要在启动前期对安全销的汽动管路漏汽情况、安全销电磁阀完整性进行检查，避免盘车启动后不能正常拔出安全销，另一方面需要检查啮合装置磁性开关松动以及损坏情况。如果盘车没有自动啮合并且指示灯亮起，需要技术人员按下盘车控制柜中的急停按钮进行复位。此外，需要检查启动模式是半自动或全自动，禁止两种模式同时运行。在防止盘车系统故障方面必须保证供汽压力处于0.4～0.5 MPa，可以防止盘车启动瞬间脱开或无法启动的问题[4]。

3.2 防止给水泵汽轮机卡涩

在机组调试过程中不断总结经验，之后的多次机组启停未发生给水泵汽轮机卡涩情况。

（1）采取有效措施防止给水泵汽轮机轴承损坏。给水泵汽轮机运行期间中轴封温度在240～350 ℃，在停运投盘车过程中汽缸内温度逐渐下降，降低轴封母管温度，进而确保其与缸体轴承温度相匹配，达到降低轴承金属热应力的效果。减少给水泵汽轮机轴封和真空系统停运中冷空气进入，停运轴封之后盘车持续运行3～4 h，避免出现叶片应力变形或金属轴承变形。

（2）采取有效措施防止汽缸内部动静发生碰磨。泵组停运后连续盘车，使温度缓慢下降到常温状态，避免叶片应力变化过大而出现变形，导致动静间隙受到影响。由于机组停运期间给水泵汽轮机后缸喷水压力偏低，造成汽轮机排汽温度升高，所以要求排汽温度报警值低于30 ℃，可以避免汽轮机洼窝中心偏移而出现动静碰磨。由于汽动给水泵的汽轮机转子长、转子挠度大，停盘车之后每周转动转子180°，确保转子直线度不超差。

（3）在检修水泵汽轮机和管道过程中要做好清洁工作，做到洁净化施工，严格执行汽轮机上缸作业管理制度。

3.3 防止给水泵和前置泵卡涩

在调试初期给水管路需要严格进行钝化和碱化处理，避免管路制造、安装、运输期间出现油污、氧化皮、焊渣等杂物，让金属表面形成高质量保护膜。机组启动前期需要全面水冲洗凝结水系统，在除氧器入水口铁离子达到指定参数时进行循环冲洗，在除氧器出水口达到指定参数时开启汽动泵前置泵入口门并注水，依次通过给水泵本体、出口管道后开始放水，进而对汽动泵进行冲洗。在泵组运行期间必须对汽动泵前置泵、汽动泵入口过滤网压差、滤网清洁度、各个轴承转动情况进行监控，如果滤网压差偏大要及时切机清洗，避免设备受损。

3.4 维持润滑油油质

主要措施为调整油泵出口压力在启动时为0.52 MPa，事故油泵出口压力为0.4 MPa。当主油泵发生事故需要迅速切换辅助油泵，进而保证供油压力。不过辅助油泵通常启动时间较长，需要将启动时间设置在3 s 之内。解决油泵切换控制逻辑，在压力不足0.47 MPa 时辅助油泵和事故油泵共同启动，正常投运后手动关闭事故油泵，供油母管压力低于0.35 MPa 需要立即切换辅助油泵和事故油泵[5]。

3.5 处理给水泵机械密封装置

在该环节，发生故障的主要原因在于给水泵启动或者停运期间参数未能有效控制，因此要求给水泵体注水前期保证密封水投运正常。注水期间需要确保除氧器温度和给水泵体的温度相一致，手动开启汽动泵电动门注水，并且监视给水泵上下筒体的温度差，确保≤8 ℃，观察连续出现水流后投入电动盘车，并且适当缩短轴封冲转的时间。其作用在于对给水泵汽轮机转子热弯程度加以控制，进而降低冲转期间轴系振动情况。要求盘车时间≤2 h，冲转后要尽快将转速调节到低速运转模式，暖机时间≤30 min。在全部轴承稳定振动之后调节至高速运转模式，达到暖机转速[6]。

在给水泵暖机过程中可以逐步加入除氧器，达到锅炉上水温度后要求升温率1.5 ℃/min，给水泵筒体升温≤0.5 ℃/min，进而降低筒体金属应力，之后采取隔离放水措施加以保养。为避免放水后轴封余热继续，加热筒体需要将汽动泵筒体温升控制在≤0.5 ℃/min，在温度低于冷态温度10 ℃后开始放水，避免芯包和上下筒体冷热不均。

4 结束语

燃煤发电机组的汽动给水泵组，采用前置泵和主泵同轴的装配形式，共用一台给水泵汽轮机，以满足驱动需要。通过分析汽动给水泵组启动卡涩问题，针对性地防止盘车系统故障、给水泵汽轮机卡涩、给水泵和前置泵卡涩等相关问题，还要维持润滑油油质、处理给水泵机械密封装置，最终确保1000 MW 机组汽动给水泵组的正常运行。