胡为杰
四川广安发电有限责任公司 四川 广安 638000
【摘要】:在火发电的运行中，汽机给水泵是其中十分重要且关键的辅机，对于整个机组的安全运行有着十分重要的保障作用。当汽机给水泵在运行过程中出现断轴事故，必然会给给水泵的正常工作产生巨大的影响，严重的话甚至会对汽轮机的工作效率产生较大的影响，使得电厂的经济效益受损。虽然给水泵断轴事件发生的概率相对较低，但是产生的影响却是巨大的。基于此，本文主要结合某火电厂的断轴事件来对给水泵的断轴原因进行分析，并且提出了有效的预防措施，希望有助于降低和避免给水泵断轴事故的发生，确保机组的安全工作。
【关键词】:火电厂；给水泵；断轴；原因；预防策略
1引言
对于汽机给水泵，其主要是将经过除氧处理后的凝结水送到高压加热器，然后将加热过后的热水送至锅炉中，这样就会产生大量的蒸汽，在蒸汽的作用下，汽轮机发电机工作，从而产生电力能源。在电厂系统中，给水泵是十分重要的设备，给水泵在正常运行过程中，出现断轴的现象是十分少见的，一旦发生就会产生较为严重的设备故障[1]，对整个给水泵的运行都会产生影响，甚至会对火电厂的稳定运行产生一定的影响。因此，对于给水泵的断轴事故，相关技术工作人员一定要高度重视，针对断轴事故进行分析，并且采取有效的措施，避免再次出现断轴。
2设备的基本情况概述
某火电厂所使用的汽机给水泵是双壳体多级卧式离心泵，其轴承的结构形式为2种，分别是滑动轴承与瓦块式推动轴承。在出现断轴之前，给水泵的运行受到明显的改变，其转速从之前的4800r/min提升至6000r/min，给水泵的工作电流也迅速增加，推力瓦的温度也是从65℃飙升至210℃，而且给水泵在工作时，也有着十分明显的震动。对于该给水泵的材质类型，其主要是马氏体沉淀硬化钢，固溶处理后的室温组织类型则是马氏体，对于给水泵的力学强度如下表1。
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3汽机给水泵断轴原因分析
3.1断口宏观形貌分析
给水泵轴是从叶轮键槽的位置处发生断裂，使其分成两截，断裂位置处的形貌特征如下图1，对于断裂位置处的形貌进行测量后，断裂处的直径约为九十三毫米，槽键上层宽度约为十二毫米，高度约为三十三毫米，断裂位置处有着两处裂纹，这两处裂纹的长度与宽度分别是：①长45mm，宽12mm；②长30mm，宽5mm。
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根据上图，对断轴的断口截面进行分析与判断，由于断轴的断层位置没有出现明显的塑形形变，而且轴和断面之间几乎呈现一种垂直的状态，则就可以判定为脆性断裂的特性。根据上图可以分析得到，其整个端面可以分成断裂区、裂纹扩展区以及疲劳源这三个区域。整个端面部位的金属颜色大致相同，不存在明显的颜色差别，同时也没有出现表面氧化与机械损伤等情况。疲劳源是泵轴键槽的侧边与端角部位，对于扩展区而言，其占据了断裂区的大部分，而断裂区则是在疲劳源对侧偏向逆旋转方向的位置，端面的疲劳源则存在一定的贝纹线，同时这些贝纹线为凸起的弧状，并且是向轴心位置进行扩展，这就表示该位置承载了载荷停歇或者交变应力幅度变化等，这就使得断面存在明显的平台，而且占据的面积也不是很大，这就表示不存在过载或者过载量相对较小。
经过上文的分析，就能够判断造成给水泵出现断轴裂纹的起始位置，主要是源于轴键侧边应力较为集中的位置，且整个断口呈现出疲劳断裂的现象。而且断裂面和平行的两条裂纹的深度都不是很明显，观察其外观，也都是轴表面向主断裂面拓展，这就能有效地判断为是由于轴断裂后叶轮出现脱落从而导致的。
3.2材质分析
一般而言，可以对断轴截面进行光谱分析，主要应用的设备就是便携式荧光光谱仪。然后通过有效的结合断轴的材质以及原始材质的特点来进行数据的分析，这样就能够准确地判断该断轴部位的主要合金元素是满足材质的标准化学成分要求，而这也就能够充分地表明，断轴部位没有产生材质的改变，即没有腐蚀或者材质的改变[2]。
3.3硬度测试
一般而言，是通过硬度计对断轴的截面进行测试，然后对其硬度进行分析，之后就可以根据断轴的硬度检测数据以及结合轴原始材料的特性，就能够判定该断轴部位的硬度也是满足相关材质的标准要求，而这就能够充分地表明，断轴部位材质稳定，并没有出现材质的变化。
3.4金相检测
对于金相检测而言，其是一种十分高效的材料检测方法，能够有效地利用显微观察，在腐蚀条件下，测试判断材质的病变情况，而且通过对待测组织表面的组织结构进行显微镜像分析，就能够准确地对材质变化进行判定。其详细的操作流程如下。
（1）在对金相进行检查过程中，首先应该选择角磨机对待检测的金相检验点进行有效的打磨，在该过程中，必须要确认角磨机的工作状态，这样就能有效地防止由于角磨机的原因而对设备产生一定的影响，从而对金相的检验结果产生不利的判断。
（2）当结束角磨机的打磨之后，应该通过特定的金相砂纸来对检测点进行适当的研磨，之后进行精细打磨。
（3）当打磨结束之后，则要使用腐蚀剂对待检测点进行有效的腐蚀，腐蚀剂的选择是需要根据其腐蚀性与腐蚀效果来判断的。
（4）之后要通过光学显微镜对腐蚀点进行细致地观察，并且对监测点的材料变化情况进行详细地记录。
（5）需要对检测现场进行拍照，留取证据。
（6）需要对检测点进行复膜处理，一般选择的复膜材料有两种，分别是AC纸材料和有机玻璃片。
经过金相检测，确定泵轴组织是符合要求的，为回火马氏体与铁素体组织，并且没有发现有明显的缺陷。
经过上文的测试以及分析结果，能够得到以下检测结论：
对于给水泵断轴部位的裂纹，其主要是源于键槽侧边应力过度集中的位置，泵轴部位键槽和键的配合误差以及局部存在的一些问题与缺陷是使得裂纹出现的关键因素，当存在裂纹后，由于给水泵在工作时，受到交变应力，从而使得裂纹不断拓展，并且是从外表向周、径向拓展，最后就会使得给水泵轴出现疲劳断裂[3]。
此外，对断轴部位进行相应的材质分析、硬度测试和金相测试，能够表明断轴部位的材质特性和实际材质特性是完全吻合的，材质并没有产生腐蚀等现象。虽然在金相测试过程中，有着一部分的组织分布不均匀，一些铁素体出现网状分布，并且也有着非金属夹杂物的存在，但是这与裂纹源的出现有着一定的关系。
4加强预防汽机给水泵断轴的有效措施
（1）对于设备的加工成本标准要进行严格的验收，并且对于进厂的材料，要加强质量检测，严格执行入场检测程序，强化原材料的质量。
（2）当处于停车检修时，要对给水泵的匝线进行动平衡维护，这样就能有效地降低其在运行过程中出现振动的概率。
（3）对于运行中的给水泵，必须要重视巡检工作，定期进行巡检，当发现给水泵有着明显的振动或者存在异响时，必须要在第一时间进行维修护理，确保整个设备能够安全稳定运行。
（4）对于设备安装阶段，必须要高度重视，要加强监督与验收力度，此外，还要加强对给水泵键槽与键之间的契合程度，要将间隙误差严格控制在标准范围内。
（5）对于启动中的给水泵，必须按规程要求对小汽机进行充分暖机，小机油系统及机械密封冷却水系统等辅助系统应可靠投运，加强各参数的监视，发现问题及时处理，确保设备安全正常启动。
5结束语
给水泵作为电厂的重要设备组成，能够给锅炉的运行提供大量的循环水。给水泵在正常工作过程中，可能由于各种原因而导致事故的发生，从而对机组的正常运行带来不利影响，而断轴事故就会给给水泵带来严重的影响，本文主要就是结合某电厂的断轴事故进行详细地分析，主要分析了出现断轴的原因，同时对预防措施进行了分析，希望以此来确保机组的安全正常工作。
参考文献:
[1]贺秋云. 火电厂汽机给水泵断轴原因分析及预防措施研究[J]. 城镇建设, 2019, 000(012):234.
[2]周维尚, 钱亚勇, 李辉. 火电厂汽机给水泵断轴原因分析及措施[J]. 甘肃科技, 2018, 034(016):23-25.
[3]鄢朝朗. 关于火电厂启动给水泵断轴原因及防范措施的分析[J]. 大科技, 2019, 000(008):75.