1 汽动给水泵系统概述

某660 MW超临界机组配置2×50% BMCR容量的单缸、单轴、反动式、纯凝、冷端汽外切换汽动给水泵，给水泵汽轮机（以下简称小机）排汽至主机凝汽器，疏水排入主汽轮机凝汽器上设置的疏水扩容器中。每台汽动给水泵配置1台同轴前置泵，小机工作汽源由四段抽汽供给，备用汽源为2段抽汽，调试及启动汽源来自辅助蒸汽系统。小机设速关阀、低压调节阀和高压调节阀，连续运行自动调速范围为3000~6000 r/min。

小机与汽动给水泵共用润滑油系统，系统采用集装式油站，配置2台交流油泵、1台直流油泵，直流油泵在交流油泵失效时为汽轮机轴承润滑油系统供油。

小机系统试运期间曾发生多起故障，本文就各类故障进行原因分析，并给出处理措施。

2 故障情况及处理 2.1 汽动给水泵前置泵轴窜动量大

机组B汽动给水泵首次启动升速至100 r/min时，检查发现给水泵前置泵轴轻微窜动；暖机时，前置泵端有异音，轴窜动量约1 mm（正常运行时转子轴位移不应超过0.1 mm）；测量前置泵自由端轴承端轴向振动高达300 μm，遂手动打闸停运汽动给水泵组。

2.1.1 原因查找及分析

给水泵前置泵轴的轴向推力大部分靠泵体结构自我平衡，剩余轴向不平衡力由自由端轴承承担。停机后测量前置泵转子轴向位移为2.8 mm。打开前置泵自由端推力轴承端盖，取出前置泵自由端推力轴承进行检查，发现正推力轴承装反。由此可以判断，泵组升速过程中，推力轴承因装配错误无法起到平衡轴向推力的作用，从而导致前置泵轴窜动量大^[1-2]。

2.1.2 处理结果

正确装配前置泵推力轴承并重新整定轴瓦间隙，前置泵再未出现轴窜动量大现象。

2.2 汽动给水泵机械密封装置动静环磨损

机组A汽动给水泵首次启动，转速大于3300 r/ min时，给水泵机械密封漏水，水从给水泵轴端漏出，机械密封冷却水温度由53 ℃开始缓慢上升；当转速大于3500 r/min时，机械密封冷却水温度在2 s内快速升高至保护定值（90 ℃），密封水温度高保护动作，汽动给水泵组跳闸。

2.2.1 原因排查

停机检查给水泵机械密封装置，发现机械密封装置配件动静环严重磨损。给水泵端部机械密封是由2块密封元件（静环和动环）垂直于轴的表面相互贴合、并做相对转动而构成的密封装置，端面间维持1层极薄液体膜，达到润滑与密封的目的^[2-3]。机械密封结构示意图如图 1所示。给水泵工作时，给水泵平衡水管一端接于给水泵泵体入口，另一端接于给水泵泵体出口。

由于A汽动给水泵初次启动时密封水主路滤网未投，因此怀疑旁路水水质含有大颗粒物，高流速下造成机械密封装置动静环磨损。更换新密封装置并投入机械密封水主路滤网后，再次启动汽动给水泵组，转速3600 r/min时，泵初次启动时的情况再次发生，动静环密封元件再次损坏。

后经现场反复检查及分析，发现给水泵平衡水管压力远高于泵正常运行压力，给水泵平衡水管安装时加装了节流孔板。节流孔板用于暖泵系统，本泵未设计暖泵系统，故不应装设节流孔板。由于平衡水管有节流孔板，随着泵转速升高，轴向推力逐渐增大但无法自平衡，推力轴承和推力轴承盘过载，同时自由端机械密封腔室容积逐渐减少，给水泵达到某一转速时，械密封装置动静环瞬间接触、摩擦生热，机械密封水温度快速升高至泵组保护值，造成停机。

2.2.2 处理结果

拆除给水泵平衡水管中的节流孔板，重新更换机械密封装置动静环。在之后的试运过程中，机械密封水温度一直保持正常，密封装置动静环磨损问题再未出现。

给水泵组首次启动时，要记录各转速下泵组主要参数，及时发现参数的异常变化并分析原因，避免给水泵组在故障工况下运行，防止事故扩大。

2.3 汽动给水泵汽化

在锅炉上水过程中，发现B汽动给水泵出、入口压力逐渐降低，就地检查泵组发现有异常声音，开启泵体排空门，无水排出。汽动给水泵有轻微汽化现象^[4]。

2.3.1 原因分析

B汽动给水泵运行异常时转速为3400 r/min，前置泵入口压力0.17 MPa，主泵入口压力由0.1 MPa降至0.07 MPa，主泵出口压力由13.4 MPa降至10.5 MPa。检查汽动给水泵前置泵出、入口滤网，发现滤网表面涂有防氧化黄油，管道内杂物粘满滤网，从而造成汽动给水泵出、入口压力降低，给水泵出现汽化现象。

2.3.2 处理结果

清洗给水泵前置泵滤网，回装后注水，重新启动后给水泵，各项运行参数恢复正常。

基建初期水质较差、管壁杂质较多，启动前应预先对给水泵滤网进行清理，避免机组发生非正常停运事件。

2.4 汽动给水泵组热态启动振动大

B汽动给水泵停机清理滤网后热态启动，给水泵转速100 r/min，自由端振动180 μm；小机轴振达到90 μm以上，转子偏心200 μm，有异常声音，给水泵振动保护动作。

2.4.1 原因分析

汽动给水泵组在热态停机后，由于小机上下缸冷却速度不同，产生温度梯度和径向温差，给水泵通流部分间隙较小，热态下动静间隙发生变化，给水泵轴系在短时间内形成局部热弯曲变形，造成给水泵与小机轴系不同心，从而发生轴系瞬间微抱死，轴承干摩擦，最终导致汽动给水泵组在热态启动时发生振动大现象^[5]。

2.4.2 处理结果

汽动给水泵系统热态停机后再次启动前，需等待约40 min，以使泵体缓慢自然冷却。随着停运时间的延长，小机上下缸温度趋于平衡，转子温差和热弯曲变形随之减小。

汽动给水泵组再次启动后，瞬间最高振动达到100 μm，小机转子偏心降至80 μm；继续升速到1000 r/min暖机30 min，振动逐渐回落至22 μm，转子偏心恢复至初始状态15 μm；升速至3000 r/min，最大振动不超过25 μm，汽动给水泵运行正常。2次启动过程中小机及给水泵振动数据如表 1所示。

小机冲转时应合理选择暖机时间，以降低轴系挠度，提高泵组热态启动的成功率。

2.5 小机挂闸不成功

B小机电调系统调试过程中，按下挂闸按钮后，速关油电磁阀失电，速关油压迅速降低，小机停机首出速关油压低跳闸，多次试验挂闸不成功。

2.5.1 原因分析

小机正常挂闸过程为：挂闸指令发出，启动油电磁阀带电建立启动油压，启动油压使速关阀活塞与活塞盘相接触，15 s后速关电磁阀失电，建立速关油压，启动油通过溢流阀泄压，在两侧油压差作用下，速关阀逐步开启；45 s后启动电磁阀失电，速关阀达到机械限位全开^[6]，完成小机挂闸。

经多点排查，发现停机手柄与模块停机位置之间存在间隙，没有完全复位，系统泄油，速关油压无法建立，从而造成小机挂闸多次不成功。本次B小机挂闸不成功原因及排查结果如表 2所示。

2.5.2 处理结果

将停机手柄复位到停机位置后重新挂闸，油压正常建立，速关阀正常开启，小机挂闸成功。

挂闸前应及时检查停机手柄位置是否复位，避免出现小机不能挂闸影响机组启动事件的发生。

2.6 小机低压调节阀抖动

在进行A小机低压调节阀拉阀试验时，给定低压调节阀某一指令后，低压调节阀反馈与指令有偏差，在3%~5%反复摆动，阀门抖动严重，调节油供油管路伴有剧烈振动现象。

2.6.1 原因分析

低压调节阀伺服阀出现故障时会产生振荡信号，出现油压时有时无现象，从而引起油管振动。热工强制信号缓慢关闭低压调节阀，阀门抖动及管道振动现象没有减弱，可排除伺服阀故障。就地检查发现小机调节油系统蓄能器未投入运行，系统油压不稳定，当阀门动作时，油量大幅波动，导致油管振动。蓄能器投入后挂闸，阀门抖动、管道振动现象未消失。最后检查发现低压调节阀反馈杆定位有偏差，零点位置偏下，未开阀门时指令为0，实际反馈在0以下，导致低压调节阀不停开启、关闭，发生抖动，致使调节油管路剧烈振动。

2.6.2 处理结果

就地调整反馈杆位置，重新整定反馈杆初始零位，在原有基础上提高2 cm后，再次挂闸整定阀门，阀门动作正常，且油管路振动现象消失。

2.7 小机交流润滑油泵电流大

小机油系统试运时，无论单泵运行还是双泵运行，A小机交流润滑油泵电流均较B小机交流润滑油泵高7 A左右，存在电流偏大缺陷。小机交流润滑油泵额定电流为86.5 A。2台小机交流润滑油泵各工况下电流如表 3所示。

2.7.1 原因分析

从表 3数据可以看出，A小机2台油泵试运时电流均比B小机油泵大，可以排除油泵自身故障因素，原因可能为油管路系统阻力偏小、油流量大。就地检查各轴承进口油压，发现小机端油压比设计油压高0.03 MPa，给水泵端油压比设计油压高0.02 MPa。由此可以确定，系统油流量大是导致小机润滑油泵电流大的主要原因。

2.7.2 处理结果

调整给水泵及小机各轴承进油节流阀，整定母管和各轴承进油压力至设计值，单独启动A小机1号交流油泵时电流66.3 A，单独运行A小机2号交流油泵时电流65.9 A，双泵运行时油泵电流最大51.1 A。在保证系统安全的前提下减小系统油流量，有效降低了油泵运行电流，消除了系统安全隐患。

3 结束语

该660 MW机组在汽动给水泵系统启动试运行过程中暴露出诸多问题及缺陷，经过分析处理后各缺陷均得到解决，保证了机组的安全稳定运行，为汽动给水泵系统运行及故障检修积累了经验。