給水泵聯(lián)軸器“抱死”怎么辦？

來源：公眾號“通用機(jī)械”

濱海熱電給水泵汽輪機(jī)為300MW汽輪發(fā)電機(jī)組鍋爐給水泵驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，給水泵汽輪機(jī)軸與給水泵軸用齒套式聯(lián)軸器聯(lián)接。在幾次維修中，給水泵齒套式聯(lián)軸器在拆卸中均出現(xiàn)了困難，甚至兩次出現(xiàn)給水泵聯(lián)軸器“抱死”現(xiàn)象（聯(lián)軸器無法從軸上拆卸出來），導(dǎo)致維修工期加長，損傷給水泵的軸，不僅在經(jīng)濟(jì)上造成一定損失，而且也影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

給水泵聯(lián)軸器“抱死”現(xiàn)象

2013年給水泵由于流量不足芯包，返廠檢查，廠家在對芯包進(jìn)行拆卸時(shí)，水泵端聯(lián)軸器出現(xiàn)了“抱死”現(xiàn)象。廠家采用邊加熱邊用油泵加壓未能使聯(lián)軸器脫出，加壓時(shí)由于壓力過大導(dǎo)致兩臺油泵損壞。Z后，用拉馬硬拉才將聯(lián)軸器拆卸出來，但是導(dǎo)致水泵的軸端拉毛（見圖1）、聯(lián)軸器端面拉偏斜（見圖2）。

圖1 給水泵軸

圖2 給水泵聯(lián)軸器

2014年給水泵的一次燒瓦事故，檢修人員在拆卸給水泵聯(lián)軸器時(shí)也遇到了困難，拆卸時(shí)油泵壓力已經(jīng)達(dá)到Z大，各個(gè)接頭已經(jīng)開始出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，同時(shí)加熱，并用銅棒敲擊也沒有將聯(lián)軸器取下，由于燒瓦導(dǎo)致泵軸已經(jīng)報(bào)廢，Z后將給水泵軸鋸斷取下聯(lián)軸器。

給水泵聯(lián)軸器“抱死”原因分析

1. 聯(lián)軸器安裝過程中清理工作不到位

由于給水泵聯(lián)軸器與泵軸之間為過盈配合，如果清潔工作不到位、毛刺沒有打磨干凈，或者安裝過程中有垃圾進(jìn)入，在下一次檢修拆卸過程中不僅會(huì)造成泵軸拉毛，很可能會(huì)出現(xiàn)聯(lián)軸器“抱死”現(xiàn)象。

2. 聯(lián)軸器壁厚過大

聯(lián)軸器壁厚在滿足扭矩要求的條件下如果壁厚過大可能對拆卸拆卸過程有很大的影響，具體的影響如下。

1）聯(lián)軸器的壁厚過大會(huì)導(dǎo)致在加熱過程中溫度上升很慢，在加熱聯(lián)軸器的同時(shí)軸也在跟著升溫。聯(lián)軸器壁厚過大，升溫時(shí)間太長，當(dāng)聯(lián)軸器到達(dá)適當(dāng)溫度時(shí)，泵軸的溫度也已經(jīng)升得過高，這樣就會(huì)使得泵軸與聯(lián)軸器同時(shí)膨脹造成“抱死”現(xiàn)象。

2）聯(lián)軸器壁厚越大，抵抗變形的能力就越強(qiáng)，用油泵打壓使之脫出就越困難，有時(shí)油泵壓力達(dá)到Z大也不能使聯(lián)軸器從水泵軸上脫出。

3. 聯(lián)軸器加工偏差大

聯(lián)軸器內(nèi)徑如果偏小，在拆卸的時(shí)候就會(huì)遇到困難，由于過盈量過大使得摩擦力增大造成“抱死”現(xiàn)象。浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司的齒套型聯(lián)軸器為圓筒形聯(lián)軸器（見圖3），2013年給水泵返廠檢修時(shí)，廠家將聯(lián)軸器拆卸下來之后，測量聯(lián)軸器內(nèi)徑及泵軸外徑，聯(lián)軸器實(shí)測內(nèi)徑為84.76mm，而泵軸聯(lián)軸器端的內(nèi)套直徑是85mm，聯(lián)軸器的過盈量要求為0.18~0.21mm，實(shí)際情況是泵聯(lián)軸器過盈量是85-84.76=0.24mm。

圖3 給水泵端聯(lián)軸器圖樣

給水泵聯(lián)軸器“抱死”改型方案

給水泵聯(lián)軸器出現(xiàn)“抱死”現(xiàn)象后，檢修人員曾向生產(chǎn)廠家請教了給水泵聯(lián)軸器“抱死”的解決方法，生產(chǎn)廠家給出了的解決方案為換黏度大的導(dǎo)軌油，但是在聯(lián)軸器拆卸過程中，壓力已經(jīng)達(dá)到油泵Z大壓力，即使更換導(dǎo)軌油也不會(huì)有明顯的效果，壓力加的過高也存在著安全隱患，不建議采用此種方法。

三次對給水泵聯(lián)軸器的拆卸工作，兩次出現(xiàn)“抱死”現(xiàn)象，一次芯包返廠維修，給水泵軸端拉毛、聯(lián)軸器端面拉偏斜；另一次將給水泵軸鋸斷，這不僅影響了檢修工作的正常工期，而且也造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。若繼續(xù)使用齒套聯(lián)軸器對給水泵的檢修工作可能造成以下影響。

1）聯(lián)軸器拆卸困難，強(qiáng)行拆卸會(huì)損傷泵軸，對設(shè)備造成一定損壞。

2）聯(lián)軸器在拆卸過程中若出現(xiàn)“抱死”現(xiàn)象，由于沒有配備車床，芯包必須返廠才能將聯(lián)軸器取下，會(huì)使得檢修工期加長，同時(shí)芯包返廠會(huì)產(chǎn)生額外的維修費(fèi)用，提高了檢修成本。

3）影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，如果給水泵發(fā)生緊急情況，聯(lián)軸器取不下來，導(dǎo)致芯包返廠維修，迫使機(jī)組降低負(fù)荷運(yùn)行，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)，所以建議更換聯(lián)軸器。

綜上所述，決定將給水泵汽輪機(jī)聯(lián)軸器更換成疊片式聯(lián)軸器。

疊片聯(lián)軸器是一種補(bǔ)償小偏移的彈性聯(lián)軸器?這種聯(lián)軸器依靠薄金屬片的彈性變形來補(bǔ)償角位移和軸向位移。它的結(jié)構(gòu)比較簡單，不需要潤滑、安全可靠、裝拆方便且使用壽命長。

相對齒套聯(lián)軸器，疊片聯(lián)軸器具有以下優(yōu)點(diǎn)：使用疊片聯(lián)軸器不需要用潤滑油，可以簡化?水泵汽輪機(jī)的潤滑油系統(tǒng)；在滿足扭矩要求的情況下，疊片式聯(lián)軸器壁厚相比齒套式聯(lián)軸器要薄，在拆卸聯(lián)軸器時(shí)不論是加熱還是打壓都很容易使聯(lián)軸器膨脹；疊片式聯(lián)軸器拆裝方便。齒套式聯(lián)軸器在拆裝時(shí)，需要拆很多螺栓，而且中間的齒套在聯(lián)接的時(shí)候還需要鍵的配合，裝配時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力；疊片式聯(lián)軸器具有一定的補(bǔ)償能力，利用彈性變形可補(bǔ)償≤1°的角位移和≤2.5mm的軸向位移。

改型后的成效

2014年10月將給水泵齒套式聯(lián)軸器改型為疊片式聯(lián)軸器，更換聯(lián)軸器后運(yùn)行狀況良好。在2015年9月，將其他給水泵聯(lián)軸器也改型為疊片式聯(lián)軸器，運(yùn)行狀況良好，無任何異常情況發(fā)生。

1. 解決聯(lián)軸器“抱死”現(xiàn)象

給水泵聯(lián)軸器改型后經(jīng)過兩次檢修，拆卸聯(lián)軸器均非常順利，液壓油泵加壓至160MPa后，聯(lián)軸器就從給水泵軸端彈出，不需進(jìn)行加熱和用銅棒敲打，徹底解決了聯(lián)軸器拆卸過程的“抱死”現(xiàn)象。

2. 降低了給水泵變負(fù)荷時(shí)的軸振幅值

給水泵聯(lián)軸器未改型之前，由于齒套式聯(lián)軸器吸收振動(dòng)較差，在給水泵變負(fù)荷瞬間，造成給水泵軸振瞬間升高，如圖4所示，嚴(yán)重會(huì)造成給水泵燒軸瓦。自投產(chǎn)以來4臺給水泵前后燒過4次軸瓦，其中2次給水泵軸報(bào)廢，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。自2014年給水泵聯(lián)軸器改型后，給水泵在變負(fù)荷瞬間，軸振變化很小，如圖5所示，4臺給水泵未出現(xiàn)過燒瓦事故，截止目前運(yùn)行狀況十分良好。

圖4 聯(lián)軸器改型前給水泵軸振曲線

圖5 聯(lián)軸器改型后給水泵軸振曲線

3. 維護(hù)注意事項(xiàng)

給水泵聯(lián)軸器改型成功后，雖然解決了拆卸過程中的“抱死”現(xiàn)象，降低了給水泵變負(fù)荷時(shí)軸振幅值，但也帶來了新的問題。

1）疊片式聯(lián)軸器安裝精度比齒套型聯(lián)軸器高。雖然疊片式聯(lián)軸器具有一定的補(bǔ)償能力，但是其軸向補(bǔ)償能力要遠(yuǎn)小于齒套式聯(lián)軸器?，F(xiàn)場實(shí)際安裝時(shí)，要預(yù)先準(zhǔn)確地測量出給水泵聯(lián)軸器和小汽機(jī)聯(lián)軸器的端面距離，并考慮到熱態(tài)給水泵軸及小汽機(jī)軸向中間的膨脹約為4mm，根據(jù)中間節(jié)長度來調(diào)整聯(lián)軸器中間節(jié)和半聯(lián)軸器中間墊片個(gè)數(shù)。

2）疊片式聯(lián)軸器需要定期檢查疊片運(yùn)行情況。疊片起到吸收振動(dòng)的作用，運(yùn)行工況相對比較惡劣。維護(hù)人員需要定期地檢查疊片是否嚴(yán)重變形、破損，如疊片出現(xiàn)嚴(yán)重變形、斷裂需要立即更換。

結(jié)語

聯(lián)軸器是聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)的兩根軸以傳遞扭矩的重要部件，特別在高速重載的場合中尤為重要。聯(lián)軸器在拆卸過程中如果出現(xiàn)“抱死”現(xiàn)象，輕則聯(lián)軸器報(bào)廢，重則整根軸報(bào)廢。聯(lián)軸器無法從軸上取出，一般是由于制造、安裝工藝等多種原因造成的，往往很難避免。所以，聯(lián)軸器正確的選型和安裝就顯得尤為重要。每種聯(lián)軸器都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，聯(lián)軸器在改型后，要跟蹤使用情況，根據(jù)其不足，增強(qiáng)對其必要的檢修和維護(hù)十分重要。

以上節(jié)選自《通用機(jī)械》2020第7期

濱海熱電給水泵聯(lián)軸器“抱死”問題的分析與解決

作者：孫海龍 李豐均 王小文