火电厂汽机给水泵断轴原因分析及措施

火电厂汽机给水泵断轴原因分析及措施

张磊

（中国华电能源牡丹江二发电厂汽机车间黑龙江牡丹江157015）

摘要：给水泵受到泵轴断裂的影响，导致止推板和泵盘因磨损而烧坏，驱动离合器盖和液压联轴器断裂，拒绝对锅炉正常工作产生负面影响。为了查明导致水泵破裂和防止此类事故的原因，制定切实可行的预防措施，以确保机器的安全稳定工作，数据和样品，对水泵关闭的原因进行了适当的测试。

关键词：给水泵；措施

轴是一个重要的机械部件，它支撑着零件的旋转，并与之一起旋转以传递运动、扭矩或扭矩，轴的突然断裂是一种罕见的重要故障，严重影响了机器的安全工作。研究轴破裂的原因对确保发电厂的安全和安全至关重要。虽然给水泵破裂的原因主要是由于泵轴的疲劳断裂，特别是由不同类型的接合、坚硬易碎层的断裂引起的，但很少报告汽机和泵轴造成的破坏。

一、火电厂汽机给水泵断轴原因

宏观断口分析。气泵轴分裂成两段，破裂位于传动轴的密封槽内，宏观断裂模式显示平坦、平坦、无可见塑性变形、切割和轴向基线，无机械损伤的迹象。裂缝被划分为三个区域，即裂纹区、裂纹扩展区和最终断裂区，金属表面的颜色差别很大。裂纹区位于壁的部分，颜色变蓝变暗；裂口扩展区域是灰色的，面积更大，可以看到更小的麻坑；最后的裂谷区域有明显的颜色，位于裂谷的另一边。终断区颜色鲜亮，呈明显撕裂状态，位于起裂区对侧。确认泵轴断裂造成疲劳，疲劳条纹弧凸轴向扩展，可以通过表明，裂缝出现在部分密封沟轴面的源头有多种来源，氧化程度也有一定程度，条纹周围有两处以上的表明，当疲劳性拉伸时，会伴有脆弱性。一个圆形截面的样本，在没有传动的轴断裂15毫米，然后包括光环部分和表面，经过磨碎、抛光和侵蚀的硝酸盐溶液在光学显微镜下。近表面的微组织用于灭火，少量区域铁氧体分布，从原奥氏体晶体中组织生长。魏氏组织的出现大大削弱了钢铁的机械性能，大大降低了钢铁的强度和冲击韧性。居里是在结晶边界上形成的不完整的锻炼结构，这种组织的综合机械特征与完全硬化的组织非常不同，尤其是在强度和粘度方面。

综合分析。切割轴的化学成分与结构材料的钢相匹配，使用材料没有问题。断裂分析表明，裂缝起源于壁的部分，有许多起始点，疲劳区清晰可见，并证实泵轴断裂是由疲劳破坏造成的。裂缝扩大区域充满了空层剥离，在底部表明，由于空泡侵蚀的影响，材料被撕裂。断裂微分析证实，在大范围内，更多的小泡沫坑是由于空泡引起的，泵轴的破坏是疲劳破坏和空泡的结果。抽水机轴状结构存在铁氧体、组织结构缺陷，这些组织的出现大大削弱了钢铁的机械性能，特别是钢铁的强度、冲击韧性、抗疲劳性以及金属材料的韧性、韧性和抗坏死性大的影响。经调查，给水泵厂家提供的水泵入口压力为１．０ＭＰａ，而该电厂补水除氧器运行压力为０．１４７～０．３５ＭＰａ，即给水泵正常运行时入口压力低于厂家要求的压力。另外，设计补水除氧器正常运行时的温度为１３６℃，也就是说，设计给水泵入口温度也为１３６℃。但给水泵使用说明书中提到的设计温度和给水泵入口温度最高为１０４℃，由于进入泵的平均温度高于泵操作手册中规定的平均温度，导致泵室中有一个小的微汽化器，泵的外壳中有一小部分不能携带。泡沫压缩破裂会立即引起剧烈的冲击，这意味着泵的空泡会引起泵的振动，而泵轴的振动会导致太大的径向冲击，导致机械密封泄漏。泵工作时产生的气泡被转移到一个密封的沟渠中，在密封沟渠的一部分，很容易进入密封沟渠的表面，这影响了轴的断裂，使其过时，从而使截面空化。在正常工作时，给水泵会产生一个垂直的轴。这台机器的工作时间很长，它的持续时间取决于巨大轴向推力。支撑后端平衡的压力通常集中在前三个螺纹上，如果有压力的话，螺纹的断裂会很大，导致右螺纹的压力集中在轴上。在根部应力集中的地方，可能会出现处理质量问题或过度紧张，以及使用疲劳，导致骨折扩大，最终导致破裂。这导致了水泵的负偏移，增加了振动，产生了瓦特振动。在轴断裂后的负轴中，反向轴的硬度和轴的差异太大，所以中断轴上的螺纹来自于断裂的左侧，这是一种现象。

二、措施

1.给水泵。泵的内部部件可以作为一个整体（核心外壳）被拆开，而不会对给养泵、给养泵和涡轮机的进出口造成损害。给水泵由涡轮机控制，通过锯齿状离合器连接到给水泵和给水泵之间。给水泵的密封是由一个密封迷宫完成的，自由轴承是径向滑动轴承和止推轴承自主轴承，每一个轴承都由涡轮增压系统润滑。断轴泵给水有缺陷、织物和网状铁素体结构弯晶界分布，没有足够的强度和钢强度的应力集中带，在密封槽末端传动方式作用下裂纹交变电压发生疲劳断裂轴。经专业人员与厂家共同分析，认为挡油环动环固定螺钉松动、动环脱落，进而磨损泵轴，是泵轴内侧油挡处断裂的主要原因。泵更换芯包后，在试启动过程中，检修和运行人员一定要高度重视，在运行盘上及时检查运行泵的各个参数，在就地及时检查泵转动是否有异常情况（比如泵有异音、瓦振大、泵体漏水等），发现异常应及时分析讨论并处理，采用逐级汇报的形式，决不能搞一言堂，否则造成大事故，这和汽轮机检修后启动检查程序应该是相同的。

2.选择泵的泵制造商没有考虑到给水泵进口的压力、除气器工作温度的压力以及温度的不匹配，从而加速了轴的破裂。建议在泵热处理后，并在微组织上进行必要的检查后，检查轴上的里氏硬度；设备应严格按照操作指示和设计参数工作，以防止设备温度过高或压力过大；和调节水温低于中间泵入口。专家和制造商一起分析说，泵轴前端破裂的主要原因是滑油反射环的松弛、滑动环分离以及泵的磨损。工厂的设备打开了一个破裂轴的核心，在与弹跳机分离后，连接了两组和一组，重新购买了一个锯齿状离合器。随着旋转部件的动态平衡和它们的适应性。一定要对泵定期检查、检修，泵在运行过程中，在不发生汽蚀的情况下，水流冲刷还是存在的，水流冲刷会增大叶轮或平衡鼓的径向间隙。泵作为发电机组的主要辅助设备，要确保在一个大修周期内，对芯包进行一次解体检修；要充分利用好机组检修的机会，对泵进行解体检查，更换掉磨损或磨损超标的部件，检查泵轴的晃度是否合格，检查相关部件间的间隙（比如检查叶轮和导叶磨损环间的间隙、叶轮和内泵壳磨损环的间隙，平衡鼓和节流衬套的间隙、泵两端挡油圈和抛油环的间隙、泵两端径向轴承和泵轴的间隙、泵总轴向间隙）等。在机组运行过程中，要对泵轴振、瓦振进行切实的监测，及时对泵的运行曲线进行分析总结，对于异常情况及时跟踪，并列为下一次的检修项目。另外，要做好设备检修台账，很多时候，泵体运行中没有出现异常，并不代表泵体内部件没有磨损或损坏，对于目前各电厂倡导的节省检修费用一说，建议不要在这样重要的设备上省费用。一旦汽泵出现异常，在线检修存在很多问题，至少这台泵由于其中间抽头阀门隔离不了，给水泵与小机轴承座温度相差30℃，且无法进行对轮找中工作，也会导致再次更换汽泵芯包后，轴承振动仍偏大的现象。想想真是得不偿失，为节省检修费用，要长久担负泵能否安全运行的忧虑。

3.加强设备加工成品标准的验收和工艺控制，对原材料进行严格的入库检验。利用停机机会对同型号给水泵的芯包进行返厂做动平衡，避免设备在运行期间因平衡不好造成的振动。加强机组其它给水泵运行过程中巡检力度，对有异常声响和振动的设备及时安排进行检查和维修。加强对此类转动设备制造及安装质量的监督检验力度，择机对其它相同型号给水泵轴键槽与键之间配合间隙进行检查，严格控制间隙误差。

汽机给水泵作为火电厂发电机组的重要辅机，对保障机组的安全经济运行至关重要。给水泵轴突然断裂是一种少见的严重设备故障，本文通过对对汽机给水泵主轴断裂原因进行了全面分析，并提出了相关预防措施和建议。

参考文献：

［1］周平南，曾振鹏，何平，等．给水泵轴断裂失效分析［Ｊ］．理化检验－物理分册，２０17，４０（８）：４１５－４１７．

［2］郝平南，曾振鹏，何平，等．给水泵轴断裂失效分析［Ｊ］．理化检验－物理分册，２０18，４０（８）：４１５－４１７．

［3］张男，等．火电机组给水前置泵轴断裂原因分析［Ｊ］．理化检验－物理分册，２０１8，４９（１２）：８４８－８５１．