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【摘 要】300MW 发电机组电动给水泵配套的主要设备，在运行中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。根据液力偶合器的工作原理及其运行特性进行分析，找出引起工作油温偏高的原因，并采取有效措施，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】电动给水泵；液力偶合器；油温；原因分析；工作原理
前言
给水泵组是火电厂热力循环的“心脏”，是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。大唐甘谷电厂330MW机组给水泵组配置采用三台50%容量的电动给水泵模式，正常运行中，两用一备，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，液偶为德国VOITH公司生产的R17K一2E型液力偶合器。 在2012年机组大修完毕启动后B电泵液力耦合器出现了工作油温度高的问题，冷油器进口温度一度达到106℃（正常情况下不超过90℃），这一问题不仅制约了给水泵负荷调整范围，同时也对整个机组的安全运行构成威胁。
1 液力偶合器工作原理
液力偶合器是以液体为工作介质的一种非刚性联轴器，又称液力联轴器。液力偶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。电动机带动输入轴旋转时，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同向旋转，将从泵轮获得的能量传递给输出轴。最后液体返回泵轮，形成周而复始的流动。液力偶合器传递动力的能力近似地与其工作腔内的充液度成正比，因此改变液力偶合器工作腔内的充液度便可以调节输出力矩和输出转速，这种充液度的调节是依靠调节勺管的位置来实现的。罩壳上装有4只易熔塞，是过热保护装置，当液力偶合器工作油温过高时，易熔塞的易熔合金熔化，泄掉偶合器腔内工作油保护电机及设备，水泵将停止运转，起到保护设备的作用。
2 液力偶合器工作油升温特性分析
液力偶合器是一个能耗型联轴器。工作油在泵轮中获得能量，而在涡轮里释放能量，根据功能转换定律可知，工作油在泵轮中获得的动能不可能100%的转递给涡轮，在能量的传递过程中必然伴随着能量损失，使涡轮的转速始终低于泵轮（即电动机）转速，然而损失的能量最终将全部转化为热量，这些热量一部分通过偶合器零件，向周围空气散发，但大部分是加热了工作液体。使工作液体温升。所以，升温后的工作油需要通过冷油器进行冷却，才能保持工作油温的稳定。这些损失包括滑差损失、鼓风损失、轴承机械损失、供油损失等，其中最主要的是滑差损失，也就是说加热工作油的热量主要来自滑差损失，因此本文对滑差损失做进一步分析，以找出油温升高的实质性原因。滑差损失的理论计算式为：
NS=K（i2-i3） （1）
NS—滑差损失
K—常数
i—nT/nB， 其中nT为涡轮转速，nB为泵轮转速
对公式（1）其求一 阶导数并令其等于零得知：i = 2/3 时，滑差损失最大，此时工作油温升最大，滑差损失约为电机额定功 率的15%；当i>2/3 时，滑差损失随转速比i的增加而减少，同时 工作油量多，工作油温升也会逐渐减少，偶合器在此区间当i≤2/3时，转差 损失随着转速比i的增大而逐渐增大，偶合器中工作油升温很快，导致偶合器运行不稳定。原因是：转速比i小，工作油油量也少，勺管泄放出冷油器的油量也相应减少，它不足以冷却偶合器的发热，使油温升高；同时，由于油量减少，泵轮里的空气也相对地增多，使流动阻力增大，能量损失进一步增加，引起油温升高。
液力偶力器在实际运行中，i = 2/3时，勺位大约处于60%开度左右。当给水泵工作转速为4472r/min时，液偶效率为54.54%时，给水泵工作油油温为75.83℃；而给水泵工作转速为3564r/min时，液偶效率下降为43.49%，此时给水泵工作油油温为80.90℃；从实时监测数据也验证出上述温升特性。
3 造成工作油温偏高的主要原因分析
通过对油温升高原理的解读，不难看出，造成工作油温偏高的原因主要来自两方面，一方面是液力偶合器工作不稳定，滑差等损失增大，由此产生的热量增加；另一方面是工作油冷却不足，使回温温度升高。结合上述分析，并对液力偶合器及相关系统进行解体检查后，总结造成工作油温偏高的具体因素如下：
（1）运行过程中，因液力偶合器勺管调整不当，造成滑差损失过大，油温升高过快。解体检查进发现液力耦合器泵壳外侧直线180°两侧两个易熔塞的焊料熔化了一部分（见图1），这说明工作油温虽从未达到熔化温度160℃，但明显出现过短时热负荷过载。
图1
（2）对冷却器进行了解体检查，发现冷却器结垢较为严重，致使工作油得不到很好的冷却，如图2所示。
图2
4 处理及防范措施
液力偶合器工作油控制不好，会产生一系列危害：工作油温度升高，油粘度和重度都发生变化，这会影响偶合器传递特性，严重时造成过热保护易熔塞熔化；此外，由于给水泵及其电机和偶合器都采用同一油箱中的油，工作油温度升高，会使润滑油温度也高，工作油温度上升过大，油的粘度下降，使给水泵及其电机和偶合器的轴承润滑效果变差，甚至造成轴承烧损。为解决工作油温异常升高的问题，我们采取了以下处理和防范措施合，使液力偶合器工作油温得到有效控制。
4.1 处理方法
（1）更换装在偶合器上两个已产生局部熔化易熔塞，消除了工作油的短路现象。
（2）对冷却器换热管进行了清理，用Φ6的不锈钢管进行疏通，并更换端部14*14的方形密封胶条，以确保循环工作油冷却效果
4.2 防范措施
（1）开启工作油冷却器上部排空门，并保持常开状态，以连续排出冷却器中高温油烟气，确保最佳冷却效果。
（2）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。
（3）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。
参考文献：
[1]中国电力出版社，汽轮机设备检修（王殿武主编）.
[2]中国电力出版社，300MW火力发电机组运行与检修技术培训教材，汽轮机，望亭发电厂编著.
[3]中国电力出版社，汽轮机运行技术问答，华东电业管理局编著.
【关键词】电动给水泵；液力偶合器；油温；原因分析；工作原理
前言
给水泵组是火电厂热力循环的“心脏”，是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。大唐甘谷电厂330MW机组给水泵组配置采用三台50%容量的电动给水泵模式，正常运行中，两用一备，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，液偶为德国VOITH公司生产的R17K一2E型液力偶合器。 在2012年机组大修完毕启动后B电泵液力耦合器出现了工作油温度高的问题，冷油器进口温度一度达到106℃（正常情况下不超过90℃），这一问题不仅制约了给水泵负荷调整范围，同时也对整个机组的安全运行构成威胁。
1 液力偶合器工作原理
液力偶合器是以液体为工作介质的一种非刚性联轴器，又称液力联轴器。液力偶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。电动机带动输入轴旋转时，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同向旋转，将从泵轮获得的能量传递给输出轴。最后液体返回泵轮，形成周而复始的流动。液力偶合器传递动力的能力近似地与其工作腔内的充液度成正比，因此改变液力偶合器工作腔内的充液度便可以调节输出力矩和输出转速，这种充液度的调节是依靠调节勺管的位置来实现的。罩壳上装有4只易熔塞，是过热保护装置，当液力偶合器工作油温过高时，易熔塞的易熔合金熔化，泄掉偶合器腔内工作油保护电机及设备，水泵将停止运转，起到保护设备的作用。
2 液力偶合器工作油升温特性分析
液力偶合器是一个能耗型联轴器。工作油在泵轮中获得能量，而在涡轮里释放能量，根据功能转换定律可知，工作油在泵轮中获得的动能不可能100%的转递给涡轮，在能量的传递过程中必然伴随着能量损失，使涡轮的转速始终低于泵轮（即电动机）转速，然而损失的能量最终将全部转化为热量，这些热量一部分通过偶合器零件，向周围空气散发，但大部分是加热了工作液体。使工作液体温升。所以，升温后的工作油需要通过冷油器进行冷却，才能保持工作油温的稳定。这些损失包括滑差损失、鼓风损失、轴承机械损失、供油损失等，其中最主要的是滑差损失，也就是说加热工作油的热量主要来自滑差损失，因此本文对滑差损失做进一步分析，以找出油温升高的实质性原因。滑差损失的理论计算式为：
NS=K（i2-i3） （1）
NS—滑差损失
K—常数
i—nT/nB， 其中nT为涡轮转速，nB为泵轮转速
对公式（1）其求一 阶导数并令其等于零得知：i = 2/3 时，滑差损失最大，此时工作油温升最大，滑差损失约为电机额定功 率的15%；当i>2/3 时，滑差损失随转速比i的增加而减少，同时 工作油量多，工作油温升也会逐渐减少，偶合器在此区间当i≤2/3时，转差 损失随着转速比i的增大而逐渐增大，偶合器中工作油升温很快，导致偶合器运行不稳定。原因是：转速比i小，工作油油量也少，勺管泄放出冷油器的油量也相应减少，它不足以冷却偶合器的发热，使油温升高；同时，由于油量减少，泵轮里的空气也相对地增多，使流动阻力增大，能量损失进一步增加，引起油温升高。
液力偶力器在实际运行中，i = 2/3时，勺位大约处于60%开度左右。当给水泵工作转速为4472r/min时，液偶效率为54.54%时，给水泵工作油油温为75.83℃；而给水泵工作转速为3564r/min时，液偶效率下降为43.49%，此时给水泵工作油油温为80.90℃；从实时监测数据也验证出上述温升特性。
3 造成工作油温偏高的主要原因分析
通过对油温升高原理的解读，不难看出，造成工作油温偏高的原因主要来自两方面，一方面是液力偶合器工作不稳定，滑差等损失增大，由此产生的热量增加；另一方面是工作油冷却不足，使回温温度升高。结合上述分析，并对液力偶合器及相关系统进行解体检查后，总结造成工作油温偏高的具体因素如下：
（1）运行过程中，因液力偶合器勺管调整不当，造成滑差损失过大，油温升高过快。解体检查进发现液力耦合器泵壳外侧直线180°两侧两个易熔塞的焊料熔化了一部分（见图1），这说明工作油温虽从未达到熔化温度160℃，但明显出现过短时热负荷过载。
图1
（2）对冷却器进行了解体检查，发现冷却器结垢较为严重，致使工作油得不到很好的冷却，如图2所示。
图2
4 处理及防范措施
液力偶合器工作油控制不好，会产生一系列危害：工作油温度升高，油粘度和重度都发生变化，这会影响偶合器传递特性，严重时造成过热保护易熔塞熔化；此外，由于给水泵及其电机和偶合器都采用同一油箱中的油，工作油温度升高，会使润滑油温度也高，工作油温度上升过大，油的粘度下降，使给水泵及其电机和偶合器的轴承润滑效果变差，甚至造成轴承烧损。为解决工作油温异常升高的问题，我们采取了以下处理和防范措施合，使液力偶合器工作油温得到有效控制。
4.1 处理方法
（1）更换装在偶合器上两个已产生局部熔化易熔塞，消除了工作油的短路现象。
（2）对冷却器换热管进行了清理，用Φ6的不锈钢管进行疏通，并更换端部14*14的方形密封胶条，以确保循环工作油冷却效果
4.2 防范措施
（1）开启工作油冷却器上部排空门，并保持常开状态，以连续排出冷却器中高温油烟气，确保最佳冷却效果。
（2）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。
（3）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。
参考文献：
[1]中国电力出版社，汽轮机设备检修（王殿武主编）.
[2]中国电力出版社，300MW火力发电机组运行与检修技术培训教材，汽轮机，望亭发电厂编著.
[3]中国电力出版社，汽轮机运行技术问答，华东电业管理局编著.