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摘要：描述了某电厂亚临界300MW机组运行过程中，给水泵副推力瓦烧损前后的动态过程，并对这一过程做了详细的分析，指出了造成副推力瓦烧损的根本原因，并提出了相应的处理措施。
关键词：给水泵；副推力瓦；原因分析
1、设备概况
某厂330MW亚临界机组配置两台50%容量汽动给水泵和一台50%容量的备用电动给水泵。
汽动给水泵为沈阳水泵厂生产的CHTC5/6筒式、双壳体节段式多级离心泵。具体参数如下：入口压力1.435 MPa，出口压力20.68 MPa，出口额定流量550.76 m3/h，额定转速5750 r/min，额定给水温度168.6℃，轴端密封型式为盒式快装机械密封。
给水泵在正常运行过程中的轴向推力由平衡鼓和推力瓦共同承担。其中，轴向推力主要由平衡鼓承担，残余部分或在特殊情况下产生的附加轴向推力则由推力瓦承担。
2、事故经过
2018年10月7日01：10：00时机组负荷310MW，机组处于CCS控制方式，两台汽动给水泵投入运行，电动给水泵备用。01：10：30时，其中一台汽泵的两个推力轴承温度显示分别为55.6℃和58.6℃，01：10：40时，推力轴承温度开始快速上涨，01：12：05时，两个推力轴承温度显示分别为71.1℃、103℃（报警值90℃，跳闸值100℃），汽泵跳闸。跳泵时参数变化曲线如图1所示。
图2 副推力瓦磨损情况
3、原因分析
3.1 平衡鼓工作原理[1-8]
平衡鼓是一个鼓形轮盘，装在多级泵最后一级叶轮的后面，与轴一起转动。其外圆表面与泵体上的平衡套之间有一径向间隙，平衡鼓前面是末级叶轮的后泵腔，高压液体通过该间隙泄漏到平衡室，压力由叶轮后的P0降低到平衡室的P1，接近泵吸入口压力，与泵的入口用平衡管相连，使平衡鼓两侧有压差，形成指向右方的平衡力Fp。该力用来平衡作用在转子上的轴向力Ag，由于不能完全平衡变工况下的轴向力，余下小部分推力由推力轴承承担。
综合下来，平衡鼓受力方向为泵的出口方向。而受进、出口给水压力的不同，给水泵受到的轴向推力朝向叶轮的进口方向。因此，泵在正常工作时，平衡鼓吸收了大部分的轴向推力，推力轴承吸收剩余的轴向推力，使轴向推力处于平衡状态。给水泵平衡鼓如图3所示。
图3 给水泵平衡鼓示意图
3.2 平衡力Fp
平衡鼓本身没有平衡轴向推力的能力，其提供的平衡力Fp大小与其直径及两侧的压差有关。直径在设备投运后基本不变，其两侧的压差与平衡鼓与其外部平衡套之间的径向间隙及平衡管流量等有关。
在本次设备发生故障时，平衡板O型密封圈因老化失效达到一定程度，在振动或水压作用下突然大量掉落粉末或碎屑，大量掉落物因平衡盘与平衡板之间的间隙狭小来不及冲离而积聚并在高速转动中被挤碎压实迅速将间隙堵塞，使得由平衡鼓提供的平衡力迅速增大，指向推力瓦非工作面的残余轴向不平衡力迅速增大，于是，非工作端的轴向推力及轴向位移迅速变大，导致推力盘与非工作面推力瓦块直接接触并高速磨损而使钨金快速烧熔并使推力盘与非工作面轴瓦的基材直接接触而严重磨损。
3.3 盖板力Ag、动反力Af
以末级叶片为分析对象，叶轮前后盖板像轮盘一样带动前后腔内的液体旋转，盖板侧腔内的液体压力按抛物线规律分布，作用在后盖板上的压力，除口环以上部分与前盖板对称作用的压力相抵消外，口环下部减去吸入压力，所余压力即盖板力Ag产生的轴向力，方向指向叶轮吸入口。
液体沿轴向进入叶轮，沿径向或斜向流出，液流通过叶轮其方向发生变化，因为液体受到叶轮作用力的结果。则液体必给叶轮一个大小相等、方向相反的反作用力，该力即为动反力Af，指向叶轮后面。且动反力Af随着流量的增加而增大。
该汽泵自投产至今其芯包从未更新，各级叶轮口环与中段之间的间隙存在较严重的超标。由此导致给水泵通流部分级间泄漏量增大，相同出口压力和流量情况下，入口流量逐渐增大（以弥补因泄漏导致的流量损失），导致各级盖板力逐渐变小，动反力Af逐渐变大。
4、结语
1）汽动给水泵的平衡装置是保证汽泵安全稳定运行的重要装置，一旦出现故障时，应根据主要原因进行逐项分析。
2）平衡鼓产生的平衡力受两侧压差影响较大，在检修时，应对其易损件进行及时更换；应对平衡管加装压力测点或调节手段，在机组运行时加强监视，当参数异常时，可及时进行调整。
3）汽泵芯包长期运行，未进行相应检修。长期冲刷和磨损导致内部级间泄漏增大，设备可靠性降低，应在检修时进行调整。
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论文作者:张佳佳,沈阳
论文发表刊物:《河南电力》2018年21期
论文发表时间:2019/5/22
标签：推力论文; 叶轮论文; 给水泵论文; 轴向论文; 压力论文; 盖板论文; 平衡力论文; 《河南电力》2018年21期论文;