给水泵液力耦合器构造介绍.ppt

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1、给水泵液力耦合器构造介绍 给水泵液力耦合器构造介绍 二 0一二年七月 张 旭 给水泵液力耦合器构造 1输入半联轴器 、 2输入轴、 3左端盖、 4轴承、 5油泵传 动主动齿轮 、 6轴承、 7泵轮、 8箱盖、 9涡轮、 10转动外壳、 11呼吸器 、 12吊环、 13支承盘、 14轴承、 15导流管、 16轴承座、 17轴承、 18右端盖、 19输出轴、 20输出半联轴器 、 21密封环、 22箱体、 23挡油罩、 24螺塞、 25吸油滤油网 、 26闷板 、 27油泵传动齿轮 、 28轴承衬套 、 29油泵 、 30电动执行器 液力耦合器构造 液力耦合器构造 液力耦合器构造 液力耦合器构造

2、液力耦合器构造 液力耦合器构造 液力耦合器构造 液力耦合器构造 工作原理 以液体为工作介质的一种非刚性联轴器， 又称液力联轴器 。液力耦合器的泵轮和涡 轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作 腔，泵轮装在输入轴上，涡轮装在输出轴 上 。动力机 (内燃机、电动机等 )带动输入轴 旋转时，液体被离心式泵轮甩出。这种高 速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转，将从 泵轮获得的能量传递给输出轴。由勺管控 制排油量来控制转速。最后液体经工作油 泵返回泵轮，形成周而复始的流动。 液力耦合器的特点 1、能消除冲击和振动； 2、输出转速低於输入转速，两轴的转速差随载荷的增大而 增加； 3、过载保护性能和起动性能好，载荷

3、过大而停转时输入轴 仍可转动，不致造成动力机的损坏；当载荷减小时，输出轴转速增加直到接近於输入轴的转速，使传递扭矩趋於零。 4、液力耦合器的传动效率等於输出轴转速与输入轴转速之 比。一般液力耦合器正常工况的转速比在 0.95以上时可获 得较高的效率。 5、液力耦合器的特性因工作腔与泵轮、涡轮的形状不同而 有差异。它一般靠壳体自然散热，不需要外部冷却的供油 系统。如将液力耦合器的油放空，耦合器就处於脱开状态，能起离合器的作用 电动给水泵液力偶合器工作 油温偏高原因分析及处理 (湛江发电厂，广东 湛江， 524099) 摘要：液 力偶合器是 300MW 发电机组电动给水泵配 套的主要设备，在运行中

4、液力偶合器出现 了工作油温偏高的问题， 影响发电厂安全 可靠运行。根据液力偶合器结构特点及其 运行特性进行分析，找出引起工作油温偏 高的原因，采取有效 措施，解决了工作油 温偏高的问题，提高了电动给水泵组运行 的可靠性。 关键词：给水泵；液力偶合器； 油温偏高；分析；处理 电动给水泵液力偶合器工作 油温偏高原因分析及处理 给水泵组作为汽轮发电机组的重要辅机， 其运行 稳定 性和可靠性直接影响到机组的正常启停和带 负荷运行。 300MW 等级容量机组中，给水泵组的 配置方式较多采用 了 2 台 50汽泵 1 台 50调 速电泵的模式，而湛江电 厂一期 2 台 300MW 机 组给水泵组配置为一台

5、 100%容量 的汽动给水泵 和一台 75%容量的电动给水泵作为备用的 模式。 这样的模式中， 调速电动给水泵担负着机组启停 及 低负荷锅炉上水和正常运行中作为汽泵的紧急 快速备用 的重要作用。电动给水泵为沈阳水泵厂 生产的 50CHTA-6 型多级水泵，由电动机经液力 偶合器驱动。 电动给水泵液力偶合器工作 油温偏高原因分析及处理 液力偶合器为 奥地利 VOITH 公司生产的 R16K550.E 型偶 合器。 湛江电厂一期的给水泵模式存在不合理的地方，当 100%容量的汽动给水泵故障紧急退出运行时，在高负荷 工况下，电动给水泵无法满足机组的供水要求，机组往往 会因为锅炉汽包水位低保护跳闸。

6、投产以来， 我厂电动 给 水泵经常在高负荷运行，偶合器出现工作油温偏高 (100 )的问题。为了能使偶合器正常工作，每次在高负 荷工 况时都采用外加冷却水直接喷淋在工作油冷却器表面 进 行冷却， 同时调整机组负荷以保持工作油温在 110 (报警 值为 110 )以下， 这种情况已严重影响机组的 高负荷运行 工况。 电动给水泵液力偶合器工作 油温偏高原因分析及处理 电泵主泵工作。 油在涡轮流道中从外缘 (进口 )流向内侧 (出 口 )的过程中减压减速，在出口处又以径向相对速度与涡 轮出口圆周速度组成合速，冲入泵轮的进口径向流道， 重 新在泵轮中获取能量。如此周而复始，构成了工作油在泵 轮和涡轮两

7、者间的循环流动。 在这种循环中， 泵轮将输 入 的机械功转换为工作油的动能和升高压力势能， 而涡 轮则 将工作油的动能和势能转换为输出的机械功， 从而 实现了 电动机到水泵间的动力传递。 驱动轴由电动机经 升速齿轮 驱动， 转速恒定， 被动轴转速由调速勺管在被 动叶轮室内 径向移动， 通过改变被动叶轮室内的泄油量 来调整叶轮传 递扭矩，从而起到灵活调节转速的作用。 壳体 、涡轮、 泵轮、 驱动轴、调速勺管 、被动轴 电动给水泵液力偶合器工作 油温偏高原因分析及处理 液力偶合器示意图 工作油在泵轮里获得能量，而在涡轮里 释放能量， 通 过改变工作油量的大小来改变传递扭矩的 大小， 从而改变 涡轮

8、的转速，以适应负荷的需要。在泵 轮转速固定的情况 下，工作油量愈多，传递的动扭矩 M 也愈大，反过来说， 如果动扭矩 M (M=gn2D5，式中 为 偶合器扭矩系数；为油的密度 kg/m3； n 为泵轮转速 r/min； D 为偶合器有效直径 m； g 为重力加速度 m/s2) 不变，那么，工作油量愈多，涡轮的转速 n也愈大 (因泵轮 的转速是固定的 )，从而可以通过改变工作油的油量来调 节涡轮的转速，以适 应给水泵需要的转速，如图 2 所示。 1.2 工作油温偏高原因分析 工作油流经偶合器， 与高速转 动的泵轮及涡轮中的叶 原因分析及处理措施 1 原因分析及处理措施 1.1 液力偶合器工作原

9、理 液力偶合器的基本结构如图 1 所 示。电泵工作时， 在 液力偶合器中充满工作油，当驱动 轴带动泵轮转动时， 泵 轮流道中的工作油因离心力的作 用， 沿着径向流道由泵轮 内侧 (进口 )流向外缘 (出口 )，形 成高压高速油流。在出口 处以径向相对速度与泵轮出口圆 周速度组成合速， 冲入涡 轮的进口径向流道， 并沿着流 道由工作油动量矩的改变去 推动涡轮， 使其跟随泵轮作 同方向旋转， 驱动被动轴带动片相摩擦， 产生大量的热 量，偶合器大部分的能耗都集中 在泵轮与涡轮的能量转换 上，由于偶合器的转换功率很 大，因而其产生的热量也很 大。 偶合器运行时工作油温的 监视参数，工作油温超过 130

10、 偶合器将自动保护 跳闸停泵。若油循环中引起偶合 器工作油温超过 160 ， 易熔塞的焊料将被熔化， 塞孔被 打开，可使偶合器的油完 全排空，水泵将停止运转，起到 保护设备的作用。 M n=常数 q1 q2 q3 q4 原因分析及处理措施 1.2产生的热量通过冷却器带走，再进入下一循环 的能量传 递。 由于冷却器的换热条件的恶化也可 能产生冷却不足的 现象， 我们曾采用喷水冷却的 方法来降低工作油温，因此 可以看出冷却器冷却 能力的不足是引起工作油温偏高的 另一重要原因。 冷却器冷却不足的主要原因主要有：冷 却器铜 管油垢过多过脏； 工作油产生的高温烟气进入 冷 却器， 影响换热效果； 冷却器

11、设计制造时 考虑的余量不 足，在高负荷时无法满足冷却需求。 原因分析及处理措施 1.3 处理措施及效果 通过对偶合器工作油温偏高的原因分析， 我们采 用了 如下办法： (1)加装一台冷却器增加冷却能力，但为了防 止工作 油流经冷却器时压降过大， 采取并联的办法增加冷 却器， 因两个冷 却器的流过阻力不一致， 通过两个冷却器 的油量差别较大，对工作 油温影响效果不明显。 (2)咨询 奥地利 VOITH 公司， 将工作油管中的 节流孔板由 40mm 增大至 42mm，工作油温高的问题有所改善，但电 泵在 高负荷运行时工作油温仍然偏高。 经进一步分析判断偶合器内 部可能还存在缺陷， 影响 到偶合器的

12、正常运行，为了解决这一问题， 决定将偶合器 提前解体大修，在大修发现了如下问题并相应做了处理： (1)检查发现两个易熔塞的焊料熔化了一部分 (工作油 温从未达到熔化 温度 160 )， 塞孔打开了一段， 偶合器的 部分工作油由此排出而短 路，更换了两个易熔塞。 (2)检查测量偶合器各部件配合间隙符合要求， 更换 了全部的 O 型密封圈。 (3)将工作油管路中的节流孔板由 42mm 增大至 48.6mm。 (4)清理冷却器，从工作油冷却器上部引回排汽管至 偶合器箱体。 大修后重新启动电动给水泵作转速和升负荷试验， 高 负荷 (160MW190MW)时工作油温 100 ，偶合器工作 油温偏高的问

13、题得到根本解决。 原因分析及处理措施 图 2 改变工作油量 q 与涡轮转速 n的关系 表 1 偶合器运行监视参数表 标定值 报警 跳闸 90 85 轴承温度 95 60100 110 冷油器前工作油温 130 冷油器及温度控制阀后工 3060 60 85 作油温 4565 65 冷油 器前润滑油温 70 3055 55 冷油器后润滑油温 60 2.5 105Pa 1.0 105Pa 0.5 105Pa 润滑油压 润滑油过滤器差压 在达到 0.6 105Pa 时予以 切除清洗 控制油压 3.5 105Pa 项目 通过大量的查找资料， 并根据偶合器在不同负荷下油 温变化的情况认真分析 判断， 引起

14、工作油温偏高的原因主 要有如下因素： (1)工作油流经偶合器后 温升过高。工作油流经偶合 器，与高速转动的泵轮及涡轮中的叶片相摩擦， 必然产生 大量的热量，引起工作油温升高，根据资料介绍偶合器效 率每降低 1，在额定工况下其产生的热量大约为 5500kW 1 =550kW，因此偶合器 的效率稍有下降，由于 偶合器的转换功率很大，因而其多产生的热量仍相当 大。 转换的功率越大，工作油的流量也相应增大， 其摩擦产生 的热量也跟 着增大，但冷油器的冷却能力无法相应增大， 因此在高负荷时工作油温也就 较高。 偶合器的传递效率下 降有多方面的原因， 经分析其主要是由于泵轮 与涡轮的相 关间隙发生变化引起

15、，例如推力间隙的变化， 从而引起泵 轮及 涡轮轴向间隙的增加，偶合器的效率也将随之下降。 (2)工作油量偏小也是引 起工作油温偏高的原因。偶 合器中的油分成两路，一路为润滑油路， 另一路 为工作油 路，各自都配有冷却器，两路油共享一个油箱。工作油量 的大小主 要是通过一个节流孔板进行调节，工作油量偏 小，在偶合器产生的热量相同 时，引起的温升必然相应增 大。 (3)工作油冷却器冷却能力不足。工作油流经 偶合器 结论 本文通过针对偶合器工作油温偏高的原因 进行分析，找出引起油温偏高的真正原因 并采取有效措施进行处理，解决了工作油 温偏高的问题，保证了偶合器和电动给水 泵的稳定运行。 给水泵液力偶

16、合器推力瓦 烧损分析及处理 马头发电总厂 7号 200 MW汽轮发电机组配置 3台给 水泵， 43号给水泵型号为 DGT750-180，由 1台前 置泵 FA1B56和一台主给水泵 DG750-180组成。前 置泵由电动机轴端直接驱动，主给水泵由电动机 的另一端通过 液力偶合器 驱动，两者都由分隔式 惯性靠背轮传动。 液力偶合器 型号： YOT51;型式： 调速型 ;功率： 4250 kW;输入转速： 1490 r/min;输出 转速： 5000 r/min;效率： 95.4%。它由增速齿轮、 泵轮、涡轮、主油泵、辅助油泵、旋转外壳、供 排油腔、勺管调节机构等组成。 事故经过 2003-04-

17、16T06:48， 43号给水泵偶合器供排油腔回油温度 由 55 直线上升至 179 。解体偶合器发现，偶合器涡轮 外侧推力瓦 (9号瓦 )钨金烧损 ;内侧推力瓦 (8号瓦 )不均匀磨 损，沟痕深 0.03 0.05 mm;9号瓦侧推力盘烧损，磨损沟痕 深 2 3 mm;泵轮外侧推力瓦 (3号瓦 )表面不光滑 ;涡轮与供排 油腔径向间隙 0.88 mm(标准 0.50 mm);旋转外壳与供排油腔 径向间隙 1.68 mm(标准 1.0 1.20 mm)， 液力偶合器 返上海 电力修造总厂大修。 2003-04-28T11:00， 43号给水泵偶合器大修后开泵试验正常 投入运行， 13:30，偶

18、合器供排油腔回油温度由 57 上升至 97 ，紧急停运 43号给水泵。解体偶合器发现 9号瓦钨金 烧损，磨出瓦胎 ;9号瓦侧推力盘烧损，磨损深 2 3 mm， 偶合器返上海电力修造总厂大修。 原因分析 (1) 查给水泵运行 DAS曲线， 2003-04-16， 9号瓦烧损时机组 按照省调指令进行升负荷，偶合器勺管在 10 s内由 45%快 速升至 70%，相应的主泵转速由 3240 r/min快速升至 4765 r/min。由于工作油泵供油慢，冷油未能及时补充，转动 外壳中的油只是在泵轮、涡轮、旋转外壳内进行高速循环， 此时泵组负荷又很大，泵、涡轮内发热，使工作油温急剧 升高，也使供排油腔内的

19、轴瓦温度升高。供排油腔内的组 合轴瓦温度采集点为回油温度，温度指示滞后， 9号瓦未 报警油膜早已破坏使 9号瓦失效烧损。 (2) 2003-04-28，给水泵偶合器 9号瓦烧损时由于炉侧事故放 水门打开，给水流量升至 790 t/h，泵组电流达 590.6 A(额定 电流为 560 A)。偶合器带大流量过载，工作油温升高，供 排油腔内轴瓦温度升高， 9号瓦油膜破坏烧损。 防范措施 (1) 偶合器的操作调节应缓慢、平稳。给水泵在手动升速时严 禁按住勺管开关连续升速，应采用点动勺管方式断续升速。 (2) 采用减小偶合器滑差运行方式来防止工作油超温。增大给 水流量时应先将偶合器转速升高增加给水泵的出

20、口压力，给 水流量也会增加，不足时再调节给水流量调整门，避免偶合器长期在滑差率 2/3处运行，以防偶合器功率损失最大造成 工作油温超标。 (3) 避免偶合器带大流量过载。根据 DG750-180的 Q-H曲线， 给水泵的出口压力为 16.7 MPa时涡轮转速达到最高输出转速 5 000 r/min，流量为 720 t/h，它满足机组额定负荷时锅炉汽包 压力下的最大流量，为防止给水泵超出力运行，设置控制回路，当 43号给水泵流量达到 700 t/h时停止对偶合器升速。 防范措施 (4) 调整油路节流孔板，提高偶合器各轴瓦润滑效果。 向主泵侧节流孔板 I的孔径由 14 mm降为 13 mm(设计 值 12 mm)，向前置泵、电机侧节流孔板 的孔径由 8 mm降为 7 mm(设计值 6 mm)。 (5) 为防止油系统压力故障对泵组造成危害，对 43号 给水泵定期进行低油压联电动油泵和低油压掉给水 泵试验。同时将联电动油泵值由 0.10 MPa提高为 0.12 MPa，低油压掉给水泵值由 0.08 MPa提高为 0.10 MPa。 (6) 加强运行人员的培训，使运行人员理解其工作原 理，安全操作。 谢谢！ 临涣中利发电有限公司 2. 07