摘要：针对660MW超超临界机组HPT300-340型汽动给水泵油中进水问题，通过对设备结构及相关系统深入分析，逐一排查油中进水的可能性，找到油中进水根本的原因。保证机组安全运行的前提下，采取临时措施控制油中含水量，并介绍最终改进方案及结果，对同类型机组给水泵油中进水控制及处理具有重要的意义。
关键词：汽动给水泵；油中进水；密封轴套；泄漏；改进
前言
某电厂一期工程2×660MW超超临界机组，给水系统配备2台50%容量汽动给水泵和一台30%容量电动定速给水泵。汽泵为上海电力修造总厂制造的HPT300-340型卧式多级筒体式离心泵（芯包为进口苏尔寿），给水泵驱动用小汽机为杭州汽轮机厂制造，型号及配汽型式为：NK63/71型单缸、单缸、单流、反动式、纯凝汽、再热器冷段蒸汽切换。该厂2012年3月投运以来，1号机B汽动给水泵在运行过程中发生润滑油油中含水量超标问题，机组负荷在500MW以上的工况运行时，油中含水量最高达到260mg/L。
1 润滑油系统进水存在的危害
根据GB／T7596—2008中关于电厂用运行中汽轮机油质量标准的规定，200MW以上机组润滑油含水量控制指标应≤lOOmg/L，自2012年3月机组投产以来，1号机B汽泵润滑油含水量一直超标。给水泵油中进水造成油质变差，润滑特性恶化，破坏轴承的润滑油膜，使润滑效果变差，严重时会导致轴瓦乌金熔化损坏、泵组振动超标等后果， 水分也会加速油中有机酸对管道的腐蚀和机械设备的锈蚀，润滑油含水量超标还将导致润滑油添加剂失效，使润滑油的低温流动性变差，润滑油乳化的趋势增大，当温度高到一定程度时，水分汽化形成汽泡，不但破坏油膜，还因气阻影响润滑油循环和供油。严重威胁着泵组的安全稳定运行。
2 油中进水的原因
根据给水泵系统、结构及运行特性分析，造成1B汽动给水泵润滑油中含水量超标的原因有以下几点：
1）小汽机轴封泄漏量大，进入润滑油系统；
2）给水泵润滑油冷油器系统发生泄漏，造成油中进水；
3）汽动给水泵密封水回水不畅，进人润滑油系统；
4）给水泵密封水进回水温差调整不好，导致密封水进水量过多或不足，密封水进人润滑油系统；
5）汽泵密封轴套与密封衬套泄漏量大。
3 现场检测
3.1 小机轴封系统检测
根据运行情况，1B小汽机轴封系统运行参数正常，现场检查各轴封无蒸汽外溢。通过1B小机轴封供汽调门对轴封压力进行一定范围调整，调整过程中对汽动给水泵油质进行连续检测，油中含水量变化不大。
3.2 给水泵润滑油冷油器检测
切换2台冷油器运行方式的方法进行检测。冷油器切换后，油质分析表明油中含水量变化不大。运行中隔离冷油器进出口手动门，打开冷油器水侧排空门观察，无水和油往外溢流，此测试表明冷油器无泄漏。一般系统设计中给水泵润滑油压力均高于冷却水压力，冷油器泄漏造成油系统大量进水的可能性较小。
3.3 汽动给水泵密封水回水系统检查
将1B汽泵密封水回水直接倒地沟排水，油质分析表明油中含水量变化不大，说明与密封水回水无关系。
3.4 给水泵密封水进回水温差检测
通过设置给水泵密封水进回水温差，密封水温差分别设置为8℃、10℃、11℃、13℃、17℃、19℃、21℃、25℃、29℃，整个过程中分析油中含水量的变化情况和观察汽泵驱动端与非驱动端泵与轴承座之间的溢水口水流情况，当密封水温差控制在19℃左右时，1B汽泵自由端泵与轴承座之间溢水口基本上无水排出，驱动端有水溢出，此时1B汽泵油中含水量最小，油中含水量约为230mg/L，从观察孔（图1所示）往里面看
图1 汽泵驱动端轴承座结构
有部分水从泵体侧向轴承座油挡处喷射。经过以上检测，1B汽泵油中含水与汽泵驱动端密封轴套有关。
4 临时处理措施
由于机组处于发电的高峰期，汽泵没有停运处理的机会，通过对汽泵密封轴套结构及相关系统进行深入分析，不影响汽泵正常运行的前提下，摸索总结出一套有效的方法，使1B汽泵油中含水量得到有效控制。
衬套安装在壳体上静止不动，驱动端衬套螺旋槽为右旋（面对泵驱动端）贯穿整个衬套，对称的非驱动端衬套螺旋槽为左旋，衬套与轴套的间隙设计为0.4～0.5mm。衬套分3段，第1段为密封水引出段，由密封水室至无压回水端；第2段为密封段，由卸荷水室至密封水室；第3段为降压段，由主泵人口端至卸荷水室（见图2）。
图2 汽泵驱动端密封衬套结构
螺旋槽有两个主要作用：（1）当给水泵静止时，靠密封轴套与衬套的间隙对泵内流出的水起节流降压作用，以减少泵内水向外流出；（2）在给水泵运行中，泵轴旋转带动螺旋槽中的水做旋转运动，并产生一个轴向分力指向泵体内，即产生一个反向动压力，以增加泵内液体向外流动的阻力，减少水流循环损失。
4.1将1B汽泵密封水温差调整控制在19℃左右，观察自由端泵与轴承座之间溢水口不排水为宜。
4.2 检查过程中发现1B汽泵油箱排油烟风机出口管道处存在积水现象，导致排油烟不畅，油箱里面的水蒸气不能及时排出。在出口排油烟管道最低点增加一根U型排水管，及时将出口积水排出。
4.3为防止轴承座负压影响，导致密封水进入轴承座内，将轴承座呼吸器内部滤网临时取消，提高轴承座内部压力。
4.4每天定时排水和滤油，定期化验油质中含水情况。
4.5为改变泵体泄漏出来的水直接喷射进入轴承座内，从观察孔（见图1）增加压缩空气管道，从密封水回水呼吸器处接透明塑料管引至接水盒，通过调整压缩空气的压力改变往轴承座油挡处喷水的方向。使水从溢水口处排出。具体操作如下：1）先将压缩空气管接好，固定住，压缩空气出口管宽度尽量与观察孔宽度一致；2）将密封水回水呼吸器取下，接上临时排水透明管道，接口绑扎牢固，便于观察密封水往外流动的情况；3）汽泵振动保护通知热工强制；4）缓慢开启压缩空气进气手动门，观察溢水口水流情况和密封水回水呼吸器管道处水流流动情况，整个过程监视汽泵轴振的变化情况。5）观察密封水回水呼吸器处管道中有回水时，停止调整，化验油质中含水情况，根据情况进行调整。采取以上临时措施后，最终给水泵油中进水的情况得到很好改善，油质化验报告显示，含水量在100mg/L～160mg/L之间波动，能保证汽泵安全正常运行。但是每天要坚持排水、滤油。
5 改进方案
我厂汽动给水泵芯包HPT300-340型苏尔寿进口芯包，密封轴套设计表面是光滑的（图3所示），密封衬套带螺旋槽（图2所示）。虽然密封衬套带螺旋槽，但是轴套表面光滑，从汽泵密封水泄漏情况来看，密封效果欠佳。
5.1 螺旋密封原理
用螺纹阻止液体泄漏的非接触式动密封，又称螺纹密封（见图4）。通常是在密封
图4 螺旋密封结构图
部位的旋转轴上加工出螺纹，工作时泄漏的液体充满螺纹和壳体所包含的空间，形成“液体螺母”。轴上螺纹的方向使“液体螺母”在轴旋转时产生轴向运动，促使液体不断地返回高压端。
5.2 密封轴套改造
将（图3）所示现在表面光滑轴套改为
带反螺纹轴套，在轴带动旋转的过程中形成“液体螺母”，增加密封轴套的密封效果。
5.3 密封衬套的改造
将（图2）所示密封衬套在无压回水侧增加一个积水腔室，并在密封衬套积水腔室
图5 改造后密封衬套
的排水侧增加排水孔（图5所示），高速旋转的螺旋轴套将水甩到积水腔室，通过排水孔排出，进一步降低密封水无压回水侧的压力，避免轴承室进水。
2014年5月利用1号机组大修给水泵返厂检修期间，对密封轴承和密封衬套进行改进，并对密封轴套与衬套之间的间隙进行测量复核。汽泵回装后于2014年6月10开机，6月17日化验1B小机油质化验含水量30.8mg/L，6月23日化验1B小机油质化验含水量30.1mg/L，取得很好的效果。
6 结束语
通过以上改进方案的实施，1B汽动给水泵润滑油系统含水量超标问题得到了根本解决，临时措施的实施，汽泵油中含水量得到有效控制，保证机组安全稳定运行。
参考文献
[1]汤跃金立江编著：《泵试验理论与方法》，第1版，北京，兵器工业出版社，1995年.
[2]金树德陈次昌主编：《现代水泵设计方法》，第1版，北京，兵器工业出版社，1993年.
[3]施卫东编：《流体力学教程》，第1版，成都，西南交通大学出版社，1996年.
论文作者:周历,徐云清
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/15
标签：含水量论文; 衬套论文; 回水论文; 轴套论文; 润滑油论文; 给水泵论文; 水口论文; 《电力设备》2017年第34期论文;