DG270-140C型给水泵轴套磨损变形故障分析

　　马头发电总厂3，4号机型号为N100-90/535，为北京重型电机厂制造的高压双缸、冲动凝汽式汽轮机，配备4台DG270-140C型锅炉给水泵，设备编号分别为21，22，23，24号。给水泵的参数为，入口压力0.6 MPa，出口压力14.3 MPa，流量420 t/h，转速2 989 r/min，轴功率2 214 kW，轴端采用盘根(XS550Cu-B)密封。

　　21号给水泵曾发生过轴套磨损变形凸起及断轴事故。事故牵涉到轴端盘根材质、转子结构形式及泵轴缺陷等方面的原因，对此进行了分析并提出相应的处理方案。

1 故障原因分析

　　(1) 轴端盘根材质不合适

　　故障前，21号给水泵轴端盘根采用16 mm×16 mm橡胶石棉盘根，型号为XS550Cu-b(内含铜丝)，其规定的使用温度≤550℃，使用压力≤7.8 MPa，线速度≤8 m/s，而21号给水泵轴套处的实际线速度为18.68 m/s。由于盘根与轴套摩擦，露出铜丝，在高线速度情况下，加剧了摩擦发热，使橡胶发粘膨胀，与轴的摩擦力增大。因摩擦而迅速产生的热量无法散出，使轴套温度升高，在平衡盘21.66 t轴向推力作用下，轴套变形凸起变粗。变粗后的轴套又加剧了与盘根的摩擦。这样恶性循环，最终导致轴套磨损，部分叶轮、卡圈碰撞咬合。

　　(2) 转子结构形式不合理

　　DG270-140C型给水泵是沈阳水泵厂对DG270-140型给水泵增容改造后的产品，为分段式多级离心泵，转子平衡机构采用平衡盘外设推力轴瓦的完全平衡方式。动盘由动盘后轴套的双层螺母来固定，这样动盘平衡轴向推力的强大反作用力(约21.7 t)完全传递给动盘后的轴套，盘根与轴套摩擦发热后，在轴向推力作用下轴套极易过载变形，造成动盘松动，半窜量(平衡间隙)增大，致使平衡盘平衡轴向推力的作用失效。

　　(3) 泵轴存在缺陷

　　故障中，泵轴从距档套乙轴肩40 mm处断裂，金属着色探伤后确认，泵轴为疲劳断裂，泵轴表面存在组织缺陷。泵组启动后，缺陷发展引起泵轴晃度增大，导致动静摩擦，泵轴受力过载断裂。

2 处理方法

　　(1) 更换盘根

　　根据盘根选择的四要素(压力、温度、介质、线速度)，将21号给水泵盘根更换为英国BEC公司生产的BP424碳纤维石墨编织盘根。这种盘根由高纯度的碳-石墨纤维和纯柔性的石墨纤维编织而成，具有良好的热传导性和抗化学品性能。

　　(2) 动盘后增设螺母

　　为改变21号给水泵轴套承力状态，使轴套不受轴间推力，参照DG680-185及DG380-185/200型给水泵的结构形式，在动盘后增设螺母使之承受轴向推力。改造方案为：叶轮与泵轴改热装配合；动盘后增设螺母；轴端采用盘根密封，填料采用BP424碳纤维石墨编织盘根16 mm×16 mm。

　　(3) 加强对泵轴的金属监督

　　对需更换轴套的泵轴处，键槽、螺纹等应力集中处进行着色探伤，应无表面裂纹。同时在给水泵大修时着重对泵轴进行着色乃至涡流探伤。

　　采取上述方法对给水泵进行改造后，经过运行表明，盘根密封效果良好，BP424型盘根运行周期比原来的盘根延长了6～7个月；在动盘后增设螺母使高压侧轴套不承受轴向推力；叶轮与泵轴改热装后增强了转子的刚性，改善了给水泵的振动特性，提高了转子的安全性，使泵组运行更加平稳、安全。