循環(huán)水泵斷軸原因分析及防范

28江西電力第30卷 2006年 第3期文章編號:1006- -348X(2006)03 -28- -04循環(huán)水泵斷軸原因分析及防范周加平(廣州珠江電廠(chǎng),廣東廣州511457)摘要:介紹廣州珠江電廠(chǎng)8號循環(huán)水泵在運行中突然發(fā)生泵軸斷裂的事故經(jīng)過(guò)以及解體檢查分析情況,找出導致泵軸斷裂的主要原因是由于設備增容改造后材質(zhì)強度未相應更改以及設備壽命周期控制不當，造成泵軸及法蘭螺栓疲勞斷裂;加上設備保護邏輯不全,又擴大了斷軸的影響。通過(guò)對事故的分析處理,有針對性地提出了循環(huán)水泵類(lèi)重要輔機的事故防范措施。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;泵軸;疲勞斷裂;防范措施中圈分類(lèi)號:TK288文獻標識碼:BAbstract:This paper introduces No.8 circulation- water pump in GuangZhou peal river plant suddenly break out of theaxis during operation, which brings threatening to the steam turbine- generator through the disintegration check, ,indingout that causing the pump axis break out reason is the equipments increase capacity ,but the quality of strength is notchange and the equipments life span period control is not appropriate ,result in pumpaxis and flange-bolt fatiguebreak,and the equipments protect logic is not all ,extend inluence of break out of the axis fnally , aim at important, asistingmachine such a8 circulating -water pump bring up the prevention measure for accident.Key Words :circulation- water pump;pump axis ;fatigue break ;prevention measure0引言器循環(huán)冷卻水壓力快速下降,母管壓力由102 kPa廣州珠江電廠(chǎng)總裝機容量為4臺300 MW國產(chǎn)急降到14 kPa,主機真空也急劇下降,經(jīng)運行人員引進(jìn)型凝汽式汽輪發(fā)電機組。凝汽器采用開(kāi)式循環(huán)檢查,發(fā)現8號循環(huán)水泵的出口壓力從140kPa下降冷卻水系統，水源取自珠江人?？?。凝汽器型號為到45 kPa、電流從145A下降到65 A,立即停運8N-15320型,凝汽器背壓為6.37 kPa,水室工作壓力號循環(huán)水泵，同時(shí)開(kāi)啟3、4號機組循環(huán)水聯(lián)絡(luò )門(mén),調為0.245 MPa,循環(huán)水流量為36000 th,循環(huán)水母管整循環(huán)冷卻水運行方式,快速減機組負荷至180 MW,壓力100~110 kPa,4臺機組共有8臺循環(huán)水泵,均后主機真空逐步恢復。由于8號循環(huán)水泵突然出現為長(cháng)沙工業(yè)泵總廠(chǎng)生產(chǎn)的1600HLB-16型立式混流故障,幾乎造成機組低真空保護跳閘。泵。其中8號循環(huán)水泵及4號機組循環(huán)水系統如圖8號循環(huán)水泵停運退出后,對該泵進(jìn)行解體檢1所示。修,發(fā)現水泵出水彎管下法蘭整圈30個(gè)M30的聯(lián)循環(huán)水泵規范為: .接螺栓背出水側斷裂16個(gè),泵下軸在中導軸承下邊型號1600HLB-16沿變徑處徹底斷裂,下導軸承的配合間隙超標,最大額定流量Q=19600 m2/h間隙達5.2 mm,其他部分檢查正常。額定揚程H=16.77 m .2斷軸原因分析轉速n=370 r/min2.18號循環(huán)水泵下軸斷裂原因配用電動(dòng)機型號YL1250-16/2150-1根據循環(huán)水泵解體后,發(fā)現泵軸斷裂部位為下1斷軸經(jīng)過(guò).軸的中國煤化工變化到φ172 mm變2004年10月10日4:24,4號機組負荷230徑部YHCNMHGMW,7、8號循環(huán)水泵運行，在運行中突然出現凝汽收稿日期2005-12-14作者簡(jiǎn)介:周加平(1974-),男,四川內江人,助理工程師,從事發(fā)電廠(chǎng)設備運行維護工作。江西電力第30卷2006年第3期29魚(yú)1o民主益t因8$群A圍18號循環(huán)水泵及 4號機組循環(huán)水系統部位和斷口的斷裂痕跡、條紋以及晶粒的大小、分布情況來(lái)看,認為泵軸斷裂主要分為四個(gè)區域階段,系先出現軸表面裂紋缺陷然后再向中心發(fā)展，最后剩約10%斷面才一次徹底斷裂,因此泵軸屬于疲勞斷裂,沒(méi)有脆性斷裂,基本判斷為泵軸斷裂存在一個(gè)過(guò)程,主要與設備壽命有關(guān),而與臨界振動(dòng)等突發(fā)性因素無(wú)關(guān)。通過(guò)分析斷裂部位和8號循環(huán)水泵運行工況以及曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)葉輪增容改造等因素,認為造成泵軸斷裂的原因如下:(1)8號循環(huán)水泵增容改造對泵軸壽命造成影圖28 號循環(huán)水泵斷軸截面響。8號循環(huán)水泵葉輪原出廠(chǎng)設計為半調的組合式葉輪,由于在輪轂與葉片的過(guò)渡處(葉片根部)個(gè)別存在微裂紋,而工作水質(zhì)為海水,在受到海水侵蝕并且在運行中擴展,容易造成循環(huán)水泵損壞。同時(shí)電廠(chǎng)機組凝汽器冷卻面積為15320 m2,與國內同類(lèi)型機組相比存在設計偏小的問(wèn)題。2002年電廠(chǎng)對8號循環(huán)水泵葉輪進(jìn)行改造將葉輪由0P改為+30制造,將半調的組合式葉輪改為整式不銹鋼葉輪(懸臂結構),改造后流量從19600 m/h增大到22000~23000 m?/h,使泵中國煤化工,運行中加大了泵YHCNM H G縮短。圖38號循環(huán)水泵斷軸側面(2)查詢(xún)8號循環(huán)水泵的設備維護記錄,發(fā)現泵為此,組織制造廠(chǎng)家、廣東電力試驗研究所、電軸的材質(zhì)為45號碳鋼外焊接包不銹鋼皮,而且在斷廠(chǎng)金相室共同進(jìn)行分析。從8號循環(huán)水泵軸斷裂的軸之前該泵軸經(jīng)過(guò)兩次返修,運行時(shí)間超過(guò)機組兩.30江西電力第30卷 2006年 第3 期個(gè)A級檢修期(8年),中間未安排有針對性的壽命術(shù)改造，電廠(chǎng)組織制造廠(chǎng)設計人員對循環(huán)水泵葉輪改檢查,因此，該泵的壽命管理存在控制不當。造后的軸向力和45號鋼、1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti(3)泵軸斷裂處兩端分別為外包不銹鋼皮和不材質(zhì)的泵軸及其附屬部件的強度進(jìn)行設計核算。根銹鋼軸套,如圖2所示。兩端形成大陽(yáng)極,而中間45據核算結果，葉輪改造后泵軸如果采用1Cr18Ni9、號鍛鋼的泵軸成為小陰極,所以在斷裂部位不但沒(méi)0Cr18Ni12Mo2Ti材質(zhì),可不改變循環(huán)水泵各零部件有防腐作用而且還加速腐蝕。其次,分析循環(huán)水泵尺寸,而如果繼續采用45號鋼,則必須提高防腐手防腐狀況得出,雖然目前設備采用刷防腐漆和犧牲段,否則影響泵軸壽命。因此電廠(chǎng)根據強度核算陽(yáng)極的防腐手段基本能保證-一個(gè)大修期的要求,但.意見(jiàn)，對循環(huán)水泵泵軸進(jìn)行了材質(zhì)更換，采用通過(guò)查閱防腐檢查記錄，發(fā)現循環(huán)水泵內部外供電1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti材質(zhì)泵軸。流保護系統的效果不是很理想,長(cháng)期是12套系統中3.2加強設備壽命管理只有4套能正常運行，設備防腐不利也一-定程度加根據泵軸斷裂的過(guò)程和原因分析以及循環(huán)水設速了泵軸老化。備的腐蝕情況,軸的斷裂是一個(gè)過(guò)程,存在設備正常(4)從泵軸斷裂發(fā)生的部位看,是處在泵軸變徑運行的壽命問(wèn)題，因此必須大力推行設備運行壽命或鍵槽等應力集中的部位,因此泵軸加工工藝存在管理和檢修更換。根據該泵軸的材質(zhì)和加工工藝(45一定的缺陷。號碳鋼外焊接包不銹鋼鐵皮)以及該泵軸返修在兩(5)查詢(xún)以往循環(huán)水泵檢修維護記錄,發(fā)現由于次以上、運行時(shí)間超過(guò)機組兩個(gè)A級檢修期等情電廠(chǎng)循環(huán)水取水口位于珠海江人?？?水速減慢,存況，以后對使用超過(guò)8年和返修兩次以上的泵軸必在一定的泥沙隨水流進(jìn)人葉輪腔室的情況,堆積泥須陸續進(jìn)行更換并做好臺帳記錄，同時(shí)對法蘭聯(lián)軸沙的不平衡量也增加了對軸系的扭力,對泵軸的壽器等設備的螺栓、導流體以及易損件也要進(jìn)行壽命命也帶來(lái)--定的影響。管理,定期更換。2.28號循環(huán)水泵法蘭螺栓斷裂及其他缺陷原因3.3改進(jìn)加工安裝工藝對泵的解體檢查還發(fā)現出水彎頭下法蘭螺栓斷根據泵軸斷裂部位為下軸的中導軸承下邊由裂16支和下導軸承的配合間隙超標,分析認為是葉φ190 mm變化到φ172 mm變徑部位，對新下軸要輪改造后,流量從19600 m2/h增大到22000~23000求中導軸承變徑部位加大過(guò)渡角，提高加工工藝做m2/h,使原設計的螺栓強度和螺栓材質(zhì)出現過(guò)負荷,到光滑過(guò)渡。由于泵軸材質(zhì)進(jìn)行了更換,因此對法蘭再加上泵軸在出現裂紋過(guò)程的運行中產(chǎn)生緩慢甩的螺栓、螺帽材質(zhì)也進(jìn)行了相應更換,并且提高了新擺,逐步磨損下導軸承,最后造成泵軸斷裂使出水彎材質(zhì)螺栓、螺帽的熱處理工藝標準和要求。管下法蘭部分螺栓斷裂。根據循環(huán)水泵葉輪運行中葉輪小室可能存在泥2.3造成機組循環(huán)水壓急劇降低的原因沙堆積造成轉子不平衡，對葉輪蓋板的螺孔以及兩根據對8號循環(huán)水泵解體檢查的情況推斷,當處氣蝕孔進(jìn)行點(diǎn)焊固定或修復，葉輪腔室排水孔焊泵下軸斷裂后,電機仍然帶著(zhù)上軸空轉,而下軸和葉死。輪下沉到葉輪室,因此電流從額定電流145A下降3.4定期對 循環(huán)水泵進(jìn)行檢查到空轉電流65A;同時(shí),按照原泵出口油動(dòng)蝶閥設利用機組計劃檢修或公用系統、機組停運消缺計邏輯，因電機還處于運行狀態(tài),出口蝶閥始終保持的機會(huì ),對聯(lián)軸節、各重要法蘭、葉輪等進(jìn)行定期和全開(kāi)狀態(tài),從而使7號循環(huán)水泵和凝汽器的循環(huán)水不定期檢查，要求一年至少對上述部件進(jìn)行一次徹通過(guò)8號循環(huán)水泵出水管倒流到8號泵坑,使得機底的檢查,并對檢查的設備狀態(tài)進(jìn)行記錄,存在缺陷組循環(huán)水壓急劇降低報警,造成機組真空急劇下降,及時(shí)進(jìn)行處理。此外利用檢修機會(huì ),對葉輪蓋板下的對機組正常運行帶來(lái)極大威脅。腔室堆積沙進(jìn)行徹底清理。3防范措施3.5加 強循環(huán)水泵運行監視針對8號循環(huán)水泵斷軸的原因以及對機組運行中國煤化工,做好電流、出口壓安全性帶來(lái)的影響，根據廣州珠江電廠(chǎng)開(kāi)式循環(huán)水力、HCNMHG等參數的定期記錄，系統的特點(diǎn)，,提出了以下的防范措施。尤其注意各參數隨著(zhù)運行時(shí)間的加長(cháng)所發(fā)生的變化3.1對泵軸及其附件強度核算,改進(jìn)材質(zhì)情況。檢修人員對循環(huán)水泵的上述參數必須定期記由于8號循環(huán)水泵曾進(jìn)行過(guò)葉輪改型增容的技錄在巡視表中,根據變化情況進(jìn)行分析。運行人員及江西電力第30卷 2006年 第3期31時(shí)總結循環(huán)水泵故障處理的經(jīng)驗,完善事故處理措通過(guò)實(shí)施上述措施，珠江電廠(chǎng)8號循環(huán)水泵至施,組織有關(guān)人員進(jìn)行學(xué)習、交流。今運行穩定,未發(fā)生類(lèi)似斷軸等異常情況;以上措施3.6完善 循環(huán)水泵保護功能在全廠(chǎng)循環(huán)水泵中推廣,為機組的安全穩定運行發(fā)根據電廠(chǎng)現行循環(huán)水泵出口壓力和循環(huán)水母管揮了較大的作用。壓力的報警、保護情況,對所有的保護定值進(jìn)行檢查對于機組重要輔助設備，尤其是循環(huán)水泵這- -核對,保證報警、保護的正常投人。同時(shí)根據循環(huán)水類(lèi)大型設備,必須加強設備的壽命管理。如果設備要泵的運行情況,對循環(huán)水泵保護功能進(jìn)行了完善,增進(jìn)行增容改造，必須要求制造廠(chǎng)和科研單位對設備加了電流和泵出口壓力的報警和保護，電流小于不僅要進(jìn)行靜態(tài)載荷的設計核算，還要進(jìn)行動(dòng)態(tài)載130 A報警,電流小于100 A(同時(shí)取兩個(gè)電流信號)荷 的試驗核算,以確保設備在使用過(guò)程中的安全。且泵出口壓力小于70 kPa時(shí),適當延時(shí)后跳泵聯(lián)關(guān)出口蝶閥,避免發(fā)生泵未啟動(dòng)、而由于出口蝶閥處于參考文獻:開(kāi)啟狀態(tài)造成返水,從而對機組安全運行帶來(lái)的隱[1]齊復東,賈樹(shù)木,馬義偉.電站凝汽設備和冷卻系統[M].北京:水利電力出版社, 1990.4結束語(yǔ). (上接第12頁(yè))高壓側A側(指的是二次側)加入電流,即加入iX得到A相的比率制動(dòng)式差動(dòng)保護的動(dòng)作特性曲線(xiàn)。由于裝置軟件對角度的調整作用,在通道監測界面表3某變壓囂A相比辜制動(dòng)式差動(dòng)保護動(dòng)作特'性測試數據上可以看到A、C相都有電流顯示。為了測量變壓器A相差動(dòng)保護的比率制動(dòng)特性,需要同時(shí)在低壓側定值Kz=0.4Iq=1.5AIg=3.0A的A、C相加入制動(dòng)電流,使C相的差動(dòng)電流在制動(dòng)變壓器高壓側電流/A 0.63C0° 2.69C0° 4.23C0° 5.77C0°特性區內。假如只在A(yíng)相加人i =4.63L 180°A的電流,變壓器低壓A相2.0∠180° 4.0L180° 6∠180° 8∠180°則裝置根據(1)~(3)式計算出在A(yíng)、C相的差動(dòng)電流側電逸/A C相0.5∠0° 2∠0° 3∠0° 5∠0°分別為:制動(dòng)電流/A.04.06尚=4.63∠180*xai;=3.52∠0°A差動(dòng)電流/A1.521.9562.7853.615i&2= 4.63∠180*xas =3.52∠180°A由于i%、i2>/l,I,=1.5 A ,A.C相的差動(dòng)元件都5結束語(yǔ)將動(dòng)作,使保護出口。為了僅讓A相差動(dòng)元件動(dòng)作,本文介紹了微機保護對變壓器差動(dòng)保護中因變需要在低壓側(三角型側)的C相加入幅值相當,相壓器接線(xiàn)組別不同和各側電流互感器變比不同而產(chǎn)位相反的制動(dòng)電流。使C相的差動(dòng)電流在制動(dòng)區生的不平衡電流的處理方法和差動(dòng)電流的計算方內。即:法。并以國電南自生產(chǎn)的DGT801系列發(fā)電機變壓器微機保護為例，介紹了平衡系數的計算方法和檢I&