300 MW机组汽泵前置泵轴承损坏事例分析

（广州恒运电厂，广东 广州 510730）

恒运电厂2×300MW发电机组自2008年起投运，是达到亚临界压力的回热式燃煤机组，单台机组中，给水泵系统由1台电动给水泵、2台汽动给水泵作为升压设备。由于经济性原因，发电机组日常运行时，只启用2台汽动给水泵，电动给水泵作备用。汽动给水泵分为汽泵主泵与汽泵前置泵，分别布置。汽泵主泵由小汽机提供动力，汽泵前置泵则由电动机提供动力。汽泵前置泵是上海电力修造厂生产的，型号为FA1D56型，该型号汽泵前置泵的轴承曾多次发生事故。其中2013年11月的烧轴承事故最为严重，需要对整泵进行紧急解体抢修。事后，对次事故进行分析，制定了有效措施，防止同类事故再次发生。另外，随着电网调度对发电机组参与调峰的能力要求越来越高,甚至承担基本负荷的大容量机组也需要参与调峰运行或降负荷运行,必须保证电站泵组的安全稳定运行。下面以2013年11月的烧轴承事故为例展开分析。

1 轴承故障情况及原因分析

1.1 故障情况

2013年11月09日凌晨，运行人员巡检发现，其中一台汽泵前置泵自由端的轴承箱发热严重，伴有较大振动与异响，需要紧急停泵。解体检查后，发现自由端轴承烧坏，损坏严重，如图1、图2所示。经过3天的紧急抢修后，重新投入运行。

图1烧坏的自由端轴承座

图2烧坏的自由端轴承

1.2 原因分析

FA1D56型汽泵前置泵，为水平中分式，单级双吸泵。传动端为径向滚柱轴承，型号N315。自由端为两个圆锥滚柱背靠背安装，型号30314，具体结构如图3所示。轴承润滑方式为油浴润滑，外加骨架油封，形成密闭的型腔。轴承箱外接冷却水对箱体进行冷却。该泵只配有轴承温度探头，当温度达到80°C报警，且没有停泵保护装置。

图3 FA1D56型汽泵前置泵自由端结构

根据设备历史趋势记录，自由端轴承温度在2013年11月08日晚9点，轴承温度开始有缓慢的上升，当时温度为52°C，到次日凌晨2点，在短短10多分钟内温度从原来的65°C飙升到322°C，然后保持不变。如图4曲线上升线所示。

图4汽泵前置泵运行记录

检修后，机修专业对事故的现象及原因进行了仔细的研究与分析：

（1）根据工作票记录，自2011年#9机大修后，该泵运行的状态一直平稳。在运行过程中，温度、振动都处在正常水平，可排除安装，或轴承选型诱发的轴承发热的原因。

（2）根据厂家的结构图可知，自由端轴承箱内的配合间隙有三，转轴与轴承内孔的配合、轴承箱与轴承外圈的配合、轴承的轴向游隙。根据解体情况，没有发现部件与配合间隙的异常，可以排除配合松动是诱发的轴承发热的原因。

（3）由于轴承的润滑方式为油浴润滑，无外接润滑油泵，日常有专人负责加油，油品、油质均有保障。另外，检修过程中，也对轴承箱的冷却腔进行水压试验，无掉压现象。所以轴承室混入杂质和油质变坏，导致轴承发热可能性不大。

（4）解体时，发现自由端轴套有较深的凹槽，如图5所示。该轴套作用为：一是，为轴承的轴向位置定位；为保护转轴，代替其与骨架油封作动静摩擦，二是，形成润滑油的密封腔。当轴套光滑的表面被磨损，乃至出现凹槽，骨架油封对轴套的紧力会不断减少，唇口线比压不断下降，密封性能亦不断减弱。根据文献[1]，油封密封的设计，骨架油封的过盈量公差值，如表1所示。

图5解体后发现轴套有磨损凹槽

表1骨架油封的过盈量公差

经过测量，轴套原本直径为85 mm，磨损处的直径只有84.2 mm。根据线速度v=2πrf，电机转速为1500 r/min，v=13.345m/s，属于高转速。按照油封过盈公差表，油封的唇口直径d=d0=85 mm。骨架油封与轴套之间有空隙，运行中润滑油容易泄漏。若轴承箱内的润滑油不断泄漏，轴承产生的热量超过润滑油能冷却的热量时，轴承温度会不断上升，乃至烧坏。这个推论比较符合设备记录的温度趋势，所以因为骨架油封与轴套密封能力的下降导致漏油，使轴承烧坏的可能性比较大。

但轴套为什么会被磨损，而骨架油封完好？根据厂家上海电力修造厂的资料FA1D56型汽泵前置的轴套，材料为1Cr17Ni2。虽然不知道该轴套的具体热处理工艺。但根据文献[2]可知，其淬火温度980~1 050°C，油冷或空冷，硬度为44~51 HRC；回火温度为275~300°C，硬度≥40 HRC；回火温度为560~605°C，硬度为26~34 HRC。而根据文献[3]，丁腈橡胶的硬度为80~95 HS，约为59~67 HRC。可推断某些情况下，丁腈橡胶的硬度比1Cr17Ni2要高，并经过长期摩擦后，轴套自然会被磨出凹槽。

2 改进及预防措施

综上分析，针对具体情况做出了相应的改进及预防措施，具体如下：

（1）加油时，必须用带有细密滤网的漏斗进行加油，防止异物及污染物进入轴承室。

（2）由于轴套是由原厂家供应的，更改材质涉及问题比较多。而骨架油封是外购的，可以自主选择硬度较低的材料，例如氟橡胶或硅橡胶等硬度较低的材料。

（3）增加测量振动的速度值探头，因为目前只配有温度测量探头，轴承运转状态的反应显示有相当大的滞后性，无法对设备进行良好的状态监测和预测。增加速度值探头，可以更好地检测和诊断设备状况。若从节约成本的角度考虑，也可使用移动式振动测量仪，对设备实施定人、定时、定位的检测。虽然精度上会有相对大的误差，但也满足对设备状况进行检测和诊断的要求。

3 改进结果

后来经综合考虑，决定采纳改进建议的第一、第二条，该泵稳定运行至今，期间没有再发生同类事件。而据运行加油班的同事反映，定期外加补油的量也减少了，证明措施切实有效。

4 结束语

检修工作永远会遇上新的问题，例如不会想到丁腈橡胶的硬度会大于某些不锈钢的硬度。这需要置身其中的我们，多观察，多思考，多总结，不断积累，为远大的电力事业画出属于自己的一笔印迹。

[1]闻邦椿.机械设计手册[M].第5版.北京：机械工业出版社，2010.

[2]陈再支.模具钢手册[M].北京：冶金工业出版社，2011.

[3]付 平，常德工.密封设计手册[M].北京：化学工业出版社，2009.

[4]黄志坚，高立新，廖一凡.机械振动故障振动[M].北京：化学工业出版社，2010.

[5]周国良.泵技术问答[M].北京：化学工业出版社，2009.

[6]崔修强.300MW汽轮发电机组启动上水方式优化方案及分析[J].华中电力，2006，(02)：28-29.

[7]李润森，孙即红.300MW空冷机组给水泵配置的研究[J].动力工程，2006，(02)：171-179.

[8]张春发，张 燕，董丽娟，冷健.电动给水泵和汽动给水泵的经济性比较研究[J].电力科学与工程，2006，(01)：31-33.