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摘要：某火力发电厂汽动给水泵运行过程中长期存推力瓦非工作侧温度比工作侧高的问题。本文通过对该问题进行分析并结合实际现场进行处理，发现其根本原因为给水泵汽轮机与给水泵联轴器之间调整垫片厚度过大，造成运行中给水泵汽轮机转子沿轴向顶推给水泵转子，使得给水泵推力盘贴紧非工作侧推力瓦、非工作侧推力瓦温度高。将给水泵汽轮机与给水泵联轴器之间调整垫片合理减薄，有效解决了非工作侧推力瓦温高问题。

关键词：推力瓦；瓦温；联轴器

1 前言

某1000MW火力发电厂汽动给水泵运行过程中长期存推力瓦非工作侧温度比工作侧高的问题，该电厂组织分析原因，并尝试增大润滑油流量、检查修刮推力瓦块、调整推力间隙等方法，甚至将给水泵芯包返厂检测检修，均未从根源上解决非工作侧推力瓦温度高问题，而最终通过本文所述方法使问题得以解决。对电厂解决类似情况下的推力瓦温度高问题有着一定的借鉴和指导意义；同时对于类似情况的基建、改造或加你徐项目，在投入使用前也可以参照对比分析，查找是否存在问题，提前采取措施防止类似问题发生。

2 汽动给水泵组结构及原理

该火力发电厂主给水泵为沈阳鼓风机集团生产的水平、多级、筒式壳体，并具有整抽式芯包设计的MDG455型离心泵。该泵由给水泵汽轮机通过叠片联轴器直接驱动；同时给水泵汽轮机轴另一端通过叠片联轴器连接齿轮减速箱输入轴，减速箱输出轴通过叠片联轴器连接驱动前置泵。主给水泵、驱动汽轮机（给水泵汽轮机）、减速箱、前置泵等组成启动给水泵组，向锅炉连续供水并向锅炉过热器、再热器及汽轮机高压旁路提供减温水，其布置如下图1所示。汽动给水泵组单独设有一套润滑和控制油系统，用于润滑、冷却各轴瓦、推力瓦、减速箱齿轮等。

汽动给水泵的结构如下图2所示，其泵轴两端由滑动轴承支撑，非驱动端设置推力盘及推力瓦，驱动端侧推力瓦块为工作瓦块、非驱动端侧推力瓦块为非工作瓦块；其轴端密封为水力密封，在非驱动端设置平衡鼓；泵一共五级叶轮，首级为双吸叶轮，二至五级为对称布置的单系叶轮。给水泵工作时产生的轴向力主要由叶轮布置及平衡鼓机构来平衡，残余轴向力由推力瓦来承受，推力瓦温度报警值为75℃。其额定工况点转速为5050r/min，实际运行中根据机组负荷情况转速在3000 -5050 r/min之间。

3 汽动给水泵非工作推力瓦温度高问题分析与处理

该汽动给水泵组首级叶轮双吸、二至五级叶轮对称布置，且转子非驱动端侧设置有平衡鼓装置，但转子运行中仍存在残余的轴向推力由推力瓦承受。而给水泵稳定运行中残余的轴向推力方向朝驱动端，即稳定状态下给水泵工作侧瓦块的温度应比非工作侧瓦块温度高或者与之相当，只有在变工况或不稳定状态下非工作侧瓦块才比工作侧瓦块温度高。然而在实际运行中，给水泵非工作侧瓦块持续比工作侧瓦块温度高；而且随着给水泵转速增加、出力增加，两侧推力瓦温差也逐渐增大；在接近额定功率时非工作侧推力瓦比工作侧推力瓦高约20℃，且非工作侧推力瓦瓦温接近报警值75℃。运行中给水泵出力、支撑轴瓦温度及轴瓦振动等参数均正常。从以下几个方面对该问题进行分析与处理。

3.1 瓦温测点及油路问题

对推力瓦温度测点进行检查。给水泵推力瓦工作和非工作侧分别各由6个瓦块组成，并在两侧分别选取上半和下半两个瓦块安装温度测点。根据监视画面发现工作侧两个瓦块测点显示温度一致、非工作侧两个瓦块测点显示温度也一致，且两侧推力瓦温差随转速增加而增大。由此排除瓦温测点不准问题，即测点显示反映瓦块真实温度。

检查汽动给水泵组供油系统，其油压、油温、流量均正常，油质化验合格。后适当提升油压、适当降低油温，同时调整推力瓦回油节流孔、增加回油流量，虽然是推力瓦温度降低约3℃，但工作侧和非工作侧推力瓦温度同步降低，并未改善两侧推力瓦温差，因此排除油路问题。

3.2 推力瓦块及推力间隙问题

对给水泵轴承室进行解体，检查推力瓦块情况，解体前测量给水泵的推力间隙约为0.50mm。设备图纸中推力间隙标准为0.30-0.45mm。因考虑给水泵运行中受热膨胀问题，要求给水泵转子非驱动端侧的半窜比驱动端的半窜大0.80mm，结合设计运行工况分析评估，推力间隙放大至0.75mm也是安全的（实际同类型设备推力间隙在1-1.2mm时也保持稳定运行）。由此判断0.50mm推力间隙满足给水泵运行要求。

拆出工作侧和非工作侧推力瓦，未见杂质堵塞油路情况，检查各瓦块乌金表面无明显缺陷，着色检查未见裂纹、脱胎，乌金硬度在合格范围内。将所有工作瓦块、非工作瓦块按工作情况布置在各自均载块上，瓦块表面涂抹红丹，整体在大平板上进行对研检查接触情况，工作侧与非工作侧瓦块均整体接触均匀良好。然后用百分表对每个瓦块厚度进行进行测量，使工作侧瓦块之间和非工作侧瓦块之间的厚度偏差基本在0.02mm的允许范围内且接触良好，即使个别瓦块厚度轻微超标在均载块作用下，也可保证各推力瓦块受力均匀。再用刮刀对瓦块厚度、接触进行进一步精细修刮，对无法通过修刮达到厚度或接触要求的瓦块进行更换。最终使得同一侧瓦块厚度偏差保持在0.02mm以内，同时回装前对各个推力瓦块及推力瓦整体进行抹红丹粉接触检查，均合格后清理回装。回装推力瓦时检查转子的总窜和半窜均与解体时测量数据保持一致且符合技术标准，推力间隙也按照修前值0.50mm进行恢复。然而修后给水泵运行中，非工作侧推力瓦温偏高的情况并没有因为修刮瓦块而得到改善。因此排除推力瓦块问题造成非工作侧推力瓦温度偏高。

基于非工作瓦块温度比工作瓦块温度高的实际情况，说明非工作瓦块承受较大轴向推力、工作瓦块未承受或承受较小轴向推力。因此要降低非工作瓦块温度，就要让工作瓦块承受轴向推力、而降低非工作瓦块承受的轴向推力。即理论上给水泵稳定运行状态、转子轴向位置保持一定情况下，将工作侧推力瓦与非工作侧推力瓦应同步（推力间隙不变）向给水泵非驱动端移动相应距离，从而使工作侧推力瓦与推盘接触承受轴向推力、减小非工作侧推力瓦承受的轴向推力。

然而正常安装中，工作侧推力瓦用于转子轴向定位，保证转子的半窜在标准范围内，再通过非工作侧推力瓦确定转子的推力间隙。经现场测量核算，工作侧推力瓦定位准确，因此其位置不应轻易不变。上述分析给水泵推力间隙最大可调整至0.75mm，因此可保持工作侧推力瓦位置不变、将非工作侧推力瓦向非驱动端方向调整，最终保证推力间隙不超0.75mm。这种情况可以通过在给水泵非驱动端轴承室端盖结合面增加相应厚度的垫片实现，如下图3所示。

推力间隙调大后，给水泵相同转速下非工作侧推力瓦温度较之前有明显下降，额定功率时非工作侧推力瓦温度由接近报警值75℃变为65℃，非工作侧与工作侧推力瓦温差减小，但仍然是非工作侧推力瓦温度比工作侧高。此方法没有从根本上解决问题，同时调大推力间隙也为非常规操作。

3.3给水泵轴向推力方向异常改变

现场实践证明，通过改变非工作瓦块轴向定位而调大推力间隙的方法可使得非工作侧推力瓦温下降，从中可分析得出给水泵运行中非工作侧瓦块确实承受了较大的轴向推力，而工作侧瓦块没有承受轴向推力，即给水泵轴向推力方向异常改变。

为进一步分析和解决问题，将给水泵芯包送回原厂家进行检修，检查泵轴、叶轮、平衡鼓等部件无缺陷，动静部分轴向、径向间隙均在标准范围内，转子动平衡合格；水力密封及泵体其它部位也未见损坏，因此也排除给水泵水力部件问题，而轴向推力方向异常变化只能从给水泵外部寻找。

给水泵驱动汽轮机采用东方汽轮机有限公司生产的G22-1.0-2型单缸、单轴、冲动式、双侧双驱汽轮机，其运行方式采用变参数、变功率、变转速定－滑运行方式。汽轮机转子采用整锻转子，该转子包括调节级在内共六级叶轮，在第1-6级叶轮直径为φ530mm的节圆上均设有5个φ30mm的平衡孔，以减少叶轮两侧压力引起的转子轴向推力。汽轮机前、后支持轴承均为可倾瓦轴承。推力轴承安装在前轴承箱内，非工作推力瓦和工作推力瓦位于转子推力盘的前后两侧，承受机组的轴向推力，以此成为机组的相对死点。给水泵汽轮机与给水泵转子连接示意图如下图4所示。

给水泵由于叶轮对称布置和平衡鼓装置作用，其剩余的轴向推力很小；而汽轮机由于单缸设计，虽然其叶轮上设置平衡孔，但其仍旧存在较大的轴向推力，而且轴向推力会随负荷的增加而增大。由图4可看出正常运行中给水泵汽轮机转子与给水泵转子轴向推力方向相反，而汽轮机转子的轴向推力远大于给水泵转子的轴向推力。因此存在汽轮机转子轴向推力通过联轴器传递到给水泵转子的可能（前置泵双吸叶轮，运行中各参数正常，其对汽轮机轴向推力的影响可不作考虑）。即运行中汽轮机转子推动给水泵转子向其非驱动端移动，导致原本应贴紧给水泵工作侧推力瓦运行的推力盘反而去贴紧非工作推力瓦，使非工作侧推力瓦承受轴向推力，甚至同时承受汽轮机转子的轴向推力，造成给水泵非工作侧推力瓦温度比工作侧高；随着汽动给水泵组的负荷功率增大，不仅汽轮机-给水泵转子的合成轴向推力增大，汽轮机、给水泵转子的热膨胀也会进一步增加，而这些最终都将由给水泵非工作侧推力瓦来承受，导致其载荷过大而温度升高临近报警值。一方面，这种猜测能够对“调大给水泵推力间隙可降低瓦温”作出合理解释；另一方面，根据运行监视画面可看出，稳定运行时给水泵汽轮机转子轴位移为负值（汽轮机转子推力盘贴紧其工作侧推力瓦时轴位移定义为0，转子向工作侧推力瓦方向移动轴位移为正值、向非工作侧推力瓦方向移动轴位移为负值），且汽轮机工作侧与非工作侧推力瓦温度十分接近，说明汽轮机转子推力盘未贴紧工作侧推力瓦，汽轮机工作侧推力瓦没有承受汽轮机转子轴向推力，而轴向推力通过联轴器传递给给水泵转子，并由给水泵非工作侧推力瓦承担——此现象与猜想完全吻合，因此进一步对汽轮机转子与给水泵转子的连接情况进行检查。

汽轮机靠背轮与给水泵靠背轮由一套带有弹性叠片的联轴器短节连接，如下图5所示，其设计及工作原理如下。短节弹性叠片螺栓出厂前按规定力矩拧紧、出厂后不再调整，以保证弹性叠片具有设计的压缩和拉伸余量，同时短节的自由长度确定。在汽轮机转子与给水泵转子各自完成轴向定位、调正好推力间隙后，应将汽轮机与给水泵转子推力盘分别贴紧其工作侧推力瓦，此时确定两靠背轮之间间距。结合靠背轮之间间距与短节长度（一般靠背轮之间距离大于短节长度），在短节与靠背轮之间加装相应厚度的不锈钢调整垫片——从而保证汽动给水泵组运行中，联轴器短节叠片的弹性压缩和拉伸可以有效补偿汽轮机与给水泵转子因变工况或热膨胀等造成的相对位置变化，使汽轮机转子与给水泵转子的轴向推力互不影响。

据此判断，给水泵非工作侧推力瓦温度高问题可能为汽轮机与给水泵靠背轮之间的轴向距离偏小（如靠背轮未安装到位）或者不锈钢调整垫片过厚，使汽轮机转子、给水泵转子的轴向相对位置变化（变工况或热膨胀引起）超过短节弹性叠片的补偿范围，导致汽轮机转子轴向推力通过联轴器传递到给水泵转子，从而使给水泵非工作侧推力瓦承受过大轴向推力而温度偏高。因此解体检查汽轮机及给水泵联轴器短节，将联轴器不锈钢调整垫片厚度合理减薄，满足弹性叠片的补偿范围。

除调整联轴器垫片外，还将给水泵推力间隙恢复至标准范围，而后汽动给水泵组正常运行：给水泵非工作侧推力瓦温度下降至正常值且比工作侧推力瓦温度略低，汽轮机转子轴位移恢复为零。

4 关于推力瓦温高问题思考

该火力发电厂给水泵非工作侧推力瓦温偏高问题并非由给水泵原因所致，而是由于其驱动机构汽轮机转子的轴向推力经联轴器传导而来。因此面对类似问题不仅要从设备自身分析原因，还要结合可能对该设备产生影响的相关设备去分析判断。

该火力发电厂汽动给水泵组较长时间处于给水泵非工作侧推力瓦温度高运行状态，而且推力瓦温接近报警值，因此需择机对给水泵推力瓦进行检查。同时，汽轮机转子轴向推力长期通过联轴器传递至给水泵转子，即联轴器承受较大的轴向力，因此需择机对联轴器进行检查，包括有无疲劳、磨损，联轴器螺栓是否损坏，叠片强度及弹性是否满足安全稳定运行要求等。

5 结论

该火力发电厂汽动给水泵组给水泵非工作推力瓦温偏高，经过多方面分析、试验、验证，得出其根本原因为汽轮机与给水泵靠背轮之间轴向距离过小或调整垫片过厚，超出联轴器短节弹性叠片补偿范围，导致运行中汽轮机转子轴向推力传递到给水泵转子，造成给水泵非工作侧推力瓦过载从而温度偏高。为解决该问题，将汽轮机与给水泵靠背轮之间调整垫片合理减薄，使汽轮机与给水泵转子在联轴器短节的弹性补偿下轴向推力互不影响，从而使给水泵非工作侧推力瓦温度回归正常值。同时，为类似问题的分析和处理提供了参考，也为提高该设备可靠性提出了参考建议。

参  考  文  献

[1]MDG455汽泵总图[S].沈阳鼓风机集团有限公司

[2]给水泵MDG45安装说明书[M].沈阳鼓风机集团有限司

[3]给水泵MDG45使用说明书[M].沈阳鼓风机集团有限司

[4]汽轮机小机图纸[S].东方汽轮机有限公司

[5]集控检修规程[S].江西大唐国际抚州发电有限责任公司

[6]集控运行规程[S].江西大唐国际抚州发电有限责任公司

作者简介：

魏江浩（1992-），男，河北保定蠡县，本科，工程师，火力发电厂汽轮机及辅助设备管理

江西大唐国际抚州发电有限责任公司，WeiJianghao929@163.com ，18579086631