摘要：通过对#4机A汽动给水泵驱动端轴振振动增大异常处理过程的叙述，分析联膜片轴器损耗件劣化原因，主要是金属弹性元件即膜片承受交变应力导致金属疲劳刚度下降，总结描述金属膜片联轴器出现故障的异常特征，总结出同类型给水泵、前置泵联轴器膜片的故障类型及处理方法，并提出相应的防范措施；通过分析归纳，为处理金属弹性元件挠性联轴器故障提供处理依据，为非金属弹性元件挠性联轴器故障提供分析思路，为其他类型的联轴器故障提供了相应的分析方向。火力发电厂泵与风机数量众多，联轴器随处可见，解决一类联轴器故障将对消除设备隐患，保障设备安全运行有一定的参考意义。
1引言
目前，宁德发电公司3、4号机组是哈尔滨电气集团生产的超临界一次再热三缸四排汽纯凝汽轮发电机组，给水泵由两台50%流量汽动给水泵组、30%流量电泵组组成，皆由上海凯士比泵有限公司制造，给水泵汽轮机由杭州汽轮机厂制造，电泵组电机由上海电机厂生产。汽泵组、电泵组主泵均是卧式多级可抽芯包式高压离心泵，型号为CHTD6/6、CHTD5/7，前置泵为卧式水平中开单级双吸离心泵，型号SQ300-670、SQ250-560；电泵组及汽泵组都采用膜片联轴器进行对轮连接，联轴器生产厂家为无锡创明传动工程公司。
金属膜片联轴器属于金属弹性元件连接挠性联轴器，利用金属弹性膜片变形以达到补偿两轴相对偏移和减振、缓冲功能，具有传递载荷能力大、使用寿命长、不用润滑、无旋转间隙、弹性模量大且稳定、结构紧凑、适用于高温工况、耐腐蚀性相对较强等特点。
四号机A、B汽泵各供50%（最高可达60%）机组负荷所需给水流量，需要极高的可靠性；电泵组作备用，保障机组的可靠性，只提供30%机组负荷给水流量。由于电泵组电机耗电量巨大，出于节能考虑，要尽可能降低电泵使用频率。任一汽泵发生故障抢修启用电泵后，给水电耗增大，同时整台单元机组出力也只剩90%，经济性很差。
四号机组最近一次机组A级检修：2012年4月 16日至 2012年6月15日，更换了给水泵机封。上次检修（C修）：2016年 10月10日至11月24日，做了两台汽动给水泵抽芯包检修。
2异常发现及处理过程
7月27日01:10 4号机组负荷574MW， 4A汽泵给水流量1012t/h，转速5385r/min, 出口压力28.66Mpa，出口温度190.2℃，润滑油温40℃，润滑油压0.24Mpa，驱动轴承48℃，自由轴承49℃，推力轴承51℃/49℃；4B汽泵给水流量1062t/h，转速5367r/min，出口压力28.66Mpa，出口温度190.2℃，润滑油温40℃，润滑油压0.26Mpa，驱动轴承48℃，自由轴承46℃，推力轴承51℃/50℃。
7月27日01:11 发电部运行值监盘发现4A汽泵驱动端轴承振动突然变大，驱动端轴承x、y相振动分别从23um、22um升高到53um、42um。就地测量瓦振垂直和水平振动分别为82um 、20um，联轴器保护罩发出闷闷的声音，热工人员检查4A汽泵驱动端轴振测点后确认测点无异常。
08:15设备部汽机专业人员就地持手持测振仪测量4A汽泵驱动侧轴承体振动值，垂直和水平振动分别为达到82um、20um, 联轴器保护罩伴随有低沉的较大杂音。随后观察到随着转速的下降x、y相轴承振动下降，转速下降到5000转/分时4A汽泵驱动端轴承x、y相振动恢复到26um和24um。
7月27日20时30分，4A汽泵驱动端轴承振动异常处理开工。
7月28日16：42，汽机专业4A汽泵更换联轴器膜片完成，发电部运行值试运4A汽泵，驱动端轴承振动稳定且在合格范围内。
20：12 4A汽泵转速升至5420 r/min，机组满负荷600 MW，4A汽泵驱动端轴承x、y相轴振分别为27um 、26um，就地测量瓦振垂直和水平振动分别为20um 、15um，对轮护罩内声音正常，异常处理工作结束。
3原因分析
4A汽泵驱动端轴振与泵负荷（转速）关系较大，泵高负荷出力时振动较大，低负荷转速时振动又能恢复回来，结合轴承箱内轴承声音无异常、2017年初泵组进行了返回制造厂改造时转子动平衡合格及零部件测量安装记录，可确认给水泵本身及轴承无大问题。初步怀疑是中间联轴器存在问题：联轴器膜片有裂纹导致劣化刚度下降、或者联轴器螺栓存在异常。
2017年7月27日10：18，进行4A汽动给水泵联轴器解体检查处理，解体后检查旧联轴器膜片特别是靠水泵侧有分层和轻微变形现象，联轴器螺栓经过称重检查及着色金相检查没发现异常。
4A汽动给水泵联轴器解体后，拆下膜片如下图：联轴器膜片直观看无异常，和新膜片对比也无明显差别，结合后续咨询可知，联轴器膜片具有劣化特征不明显的特点，很具有欺骗性。
设备部汽机专业更换4A汽动给水泵联轴器的两个膜片后，7月27日晚20:12 4A汽动给水泵组再次达到满负荷状态，4A汽泵驱动端振动恢复正常，垂直和水平振动分别为27um 、26um，。由此可看出此次4A汽泵驱动端轴振及瓦振振动异常由联轴器膜片引起。
为加强联轴器膜片的寿命管理，宁电公司汽机专业及时联系大唐科研院华中分公司和联轴器膜片厂家无锡创明传动工程公司对联轴器膜片进行使用周期和寿命评估，根据评估结果进行3、4号两台机组的汽泵、电泵、汽前泵联轴器膜片的整改治理。
汇总各方信息可知，膜片联轴器虽然具有一系列优点，但存在劣化规律并不明显的问题，极端案例都是联轴器膜片直接严重变形甚至发生断裂，这种断裂纯属偶发，且不容易进行预测，都采用定期进行更换的维护策略。此次4A汽泵驱动侧轴承振动异常，是完全排除了泵本身的原因之后，只剩联轴器膜片不能排除，更换完成联轴器膜片4A汽泵驱动侧振动恢复正常后才算告一段落。
由于当前火电机组负荷调峰工况明显，相应给水泵出力在机组负荷峰谷工况时差别非常大，导致给水泵联轴器传递扭矩不稳定，联轴器承受交变负荷较多，频次频繁，联轴器膜片承受交变应力进而导致疲劳发生损坏。
4结论
此次4A汽泵联轴器的故障主要原因为联轴器膜片劣化疲劳，异常特征为汽泵驱动端轴振在高转速区间大幅增大且随转速正相关，振动异常转速范围越低，膜片劣化越严重。此次汽泵振动异常，不是由于联轴器出现裂纹膜片松散，而是联轴器膜片金属疲劳导致刚度下降进而引发的问题。假使联轴器膜片劣化至强度也出现问题，膜片将松散断裂，给水泵与汽轮机脱开，给水泵故障机组给水流量减半，给泵汽机瞬间超速，后果不堪设想。
水泵设备联轴器故障常见有联轴器中心不正、联轴器螺栓配重不均匀导致动平衡失衡、联轴器连接螺栓损坏导致联轴器连接刚度存在问题、联轴器弹性连接元件损坏如弹性块破损等。现在多了一种联轴器膜片劣化故障，应归类为联轴器弹性元件故障问题，以后联轴器金属膜片应多加重视，排查设备隐患故障，保障设备正常运行。膜片联轴器安装工艺也值得注意，如果联轴器中心有偏置要求，在连接对轮螺栓时，一定要将变形预留在膜片上，即先均匀紧固其他螺栓，最后紧固膜片强制变形螺栓。
目前我司制定计划为：经过一个A修或者适当延长时间，进行更换联轴器膜片；或者汽泵驱动端轴振瓦振发生振动异常且其他原因均可排除时，则更换联轴器膜片进行尝试，直到消除异常。
参考文献：
[1]CHTD6/6型给水泵组安装使用手册。
[2]联轴器选用手册，周明衡主编，化学工业出版社。
[3]无锡创明传动工程公司传真及说明文件。
[4] JB/T 8059-2008 高压锅炉给水泵 技术条件
[5]DL/T5210.3-2009 电力建设施工质量验收及评价规程第3部分：汽轮发电机组
论文作者:张元
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/7
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