张梁 刘娇
中国电建集团核电工程有限公司 山东 济南 250100
摘要：汽动给水泵在整体汽轮机的运行过程中有着极其重要的作用，而给水泵在运行过程中会由于各种原因而导致异常情况的出现，当给水泵出现故障时，往往会对整体机组的保护系统有很大影响，从而使机组出现跳机的情况。导致机组出现跳机问题的原因具有多样性特征，为了高效率的查明跳机原因，使机组能够在短时间内恢复运行，需要对整体汽动给水泵机组跳机的故障原因进行研究。文章对机组跳机事件进行了初步的探究，并且对整体汽动给水泵停机故障时的实际工作情况进行了详细分析，并对具体的原因进行了初步排查，对汽动给水泵机组各系统的工作原理进行了研究，希望能够为我国的汽轮机故障检修提供有效的参考。
关键词：汽轮机给水泵；机组跳机；故障诊断
引言
在汽轮机的正常运行过程中，给水泵为锅炉提供合格的给水。给水泵分为汽动给水泵及电动给水泵，汽动给水泵是给水泵由小汽轮机驱动，小汽轮机与泵之间通过联轴器进行功率传递。给水泵组能够提供符合水质及流量要求的供水，并且汽轮机组在运行过程中，需要充分的对给水泵进行有效的维护，在火电、核电等诸多电厂以及各类大型船舶的运行当中，给水不能够充分的对蒸汽发生器以及各类锅炉提供有效的节水工作，而给水机组在具体运用过程中会由于诸多问题而出现诸多异常运行状况，异常状况往往会导致整体机组的保护系统被触发，从而使机组出现跳机情况。跳机故障一旦发生，会使整体机组的正常运行受到极为严重的影响，并且严重威胁整体机组的安全运行。由此，为了使汽轮机组能够得到更加平稳且安全的运行，则需要对机组跳机的原因进行有效的探究，并且对故障分析的方法进行更加详细的探讨，进而通过研究，使机组在运行过程中能够尽快的恢复正常工作。文章以某新型汽轮机给水泵为主要的研究对象，机组在运行中所用的动力为主要动力装置，在运行过程中，会对锅炉提供与其流量及压力符合的给水工作，给水泵组是整体核动力装置中二回路系统的构成之一，而给水泵组的运行安全性能够直接对整个机组安全运行产生很大影响，该泵组与传统的汽轮给水泵组存在一定程度的差异性变化。在运行过程中，泵组的供油装置主要动力为汽轮机，并且其整体结构具有极为紧凑的特征，在使用过程中，能够对电量进行有效的节约，并且能够在应用过程中，依据汽轮机的实际转数对润滑油的供应予以有效调节。由于在具体应用过程中，机组自身的结构与同种类设备存在一定程度的差异，因此，机组发生跳机的原因同样与其他机组存在着一定程度的差距。文章对此机组运行过程中，某次跳机事件为研究背景，对整体机组的跳机故障进行了更加详细的研究。
1对异常现象进行阐述
在具体的使用过程中，汽轮给水泵组在投入使用的第一年内基本处于稳定运行的状态，而在某次试验当中发生了跳机现象，在试验现场，机组的实际转数达到了3900转每分钟，而机组在对电动油泵自动清除工作完成后，便出现了跳机现象。根据整体运行数据可以得知，机组在停机之前处于相对平稳的运行状态，水泵的进水量较为稳定，并且润滑油温度正常且处于32度。整体机组在进汽端的压力从曲线观察而言，具有了较为平稳的特征，并且不存在较为突出的波动。整体机组的排汽端及自身的压力区间同样处于较为稳定的状态。此外，整体机组的给水泵进口端在具体的检测过程中发现曲线不具有明显的波动。在试验现场，整体机组在运行过程中转数曲线呈线性降低的状态，最终出现停机状态。在此次跳机事故当中，为了进一步对跳机原因进行有效的查找与分析，则需要对整体技术的工作原理进行进一步的详细研究，并且对整体机组跳机动作的信号源进行详细的查找，并对整体故障的发生位置进行进一步的明确。
2对机组工作原理进行详细的分析
根据汽动给水泵的安全运行过程，汽轮机给水泵的工作原理可由图一进行表示。
在整体机组的构建过程中，机组自身结构由汽轮机给水泵、润滑油系统、减速传动装置以及机组保护系统等各个部分组成，在具体的过程当中，汽轮机与给水泵属于同轴状态，给水泵给锅炉输送合格的高压给水，通过锅炉的高温蒸发，水变成当蒸汽，蒸汽带动汽轮机的运转，做功发电。整个过程中，为了避免汽轮机过度磨损，润滑油系统起到了重要作用。整体机组的润滑油系统主要的作用在于对机组汽轮机进行有效的润滑保护，并对整体系统的转动设备进行有效的润滑油供应，如若保护系统在具体的工作过程当中出现异常情况，则将促使整体启动机组出现跳机动作并由此导致机组出现停机状况。
2.1对润滑油系统进行分析
润滑油系统及自身的构造可以总结为整体机组汽轮机在转子后端，对减速传动机构予以有效接入，并由此使双联泵得到有效驱动，进而为整体机组提供有效的润滑油供应，就双联泵而言，其自身具有成对出现的独立油泵结构，两个独立油泵分别为信号泵及主油泵，在具体的使用中，主油泵的主要作用是为机组提供润滑油，并且对润滑油泵的驱动装置提供有效的压力油，以及控制快关阀，而信号不稳的主要作用是当整体汽轮机组出现超速运行时，为机组提供有效的保护用油在具体的应用过程中，为了能够使整体机组在启动以及处于低转速的运行阶段能够获得有效的保护，机组在结构加固中，对电动油泵进行了有效的配置，电动油泵在具体的应用过程中，与润滑油进行有效的联锁，在整体机组的实际转速高于3900转每分钟时，则电动油泵将会处于自动切除的状态，而当整体机组的实际速度低于3800转每分钟时，或者整体保护系统的润滑油压力低于0.7MPa时，则总体电动油泵将会处于自动启动的状态。而为了使主油泵或者双联泵在具体的使用过程中处于断电状态时，仍有稳定油压的润滑油供给汽轮机组，机组仍能够安全稳定运行。
2.2对整体机组的保护系统进行详细的分析
保护系统主要有遮断电磁阀、快关阀驱动装置以及手动中断复位阀等诸多零件构成，在具体的应用过程中，保护系统的主要功能是通过快关阀的快速动作对系统的安全有效控制，进而使快关阀能够通过保护系统，实现快速的开启及关闭工作，同时，快关阀控制工作可以通过液压的方式有效进行，在具体的工作当中，快关阀自身的油压高于0.6MPa时，则会使快关阀克服弹簧的力劲而处于常开状态。 手动遮断复位阀在具体的工作过程中，其主要运行方式为转阀形式，并且拥有三个工作位置，而手动遮断复位阀的具体的停机阶段将处于打开状态，并由此对安全油予以有效的卸除，使机组能够处于无法启动的状态，当整体机组处于启动状态时，则手动遮断复位阀恢复到关闭状态，进而使安全油压得以有效的构建，并且，由此使快关阀得以开启，带整体机组处于平稳运行状态之后，手动遮断复位阀会恢复到正常工作状态，使安全油压的稳定性得以有效的保证。 在油遮断器在运行过程中。其自身结构拥有三个滑阀，其一为超速保护阀；其二为中间滑阀；其三为低油压保护滑阀；其四为遮断滑阀、在具体的应用过程中，当整体润滑油的压力处于相对较低，且整体汽轮机转速与设定转速不符且超出很多时，则滑阀会产生动作，进而使安全油压出现失压的情况。从而使遮断滑阀生移动，使整体快关阀驱动装置所存在的压力油得以快速卸除，并由此使快关阀能够在短时间内处于关闭状态，进而使整体机组具有较高安全性。
遮断电磁法的具体应用过程中，可以通过就地控制以及远程控制两种方式予以有效的应用，当整体电磁阀处于通电状态时，则会使安全油处于失压状态，并由此使快关阀快速处于关闭状态，同时。遮断电磁阀在运行过程中，能够与汽轮机排汽压力处于联锁状态，当整体排汽压力大于0.26至0.31MPa时，遮断电气阀会发生动作，进而使快关阀处于关闭状态。
3对调节信号源进行有效的确认
当整体机组在运行过程中，跳机现象往往出现在机组的低速运转状态，而对基础工作原理进行分析可以得知，使整体机组快关阀出现停止动作的信号源可能有以下几个原因。首先，排除阀自身的压力超出限制。第二，汽轮机自身运滑油的压力比限制较低。第三，机组快关阀驱动装置在运行过程中驱动的压力比极限值低。通过对上述原因进行初步的预测，进而对整体机组快关阀出现关闭动作的原因进行详细的逐一排查。
3.1对排汽压力高进行详细的分析
在整体技术的现场运作过程中，通过现场运行记录可知，整体机组具体应用过程中，排汽压力在具体运用过程中处于正常状态，从而排除对整体机组排汽压力过高导致快关阀处于关闭状态的情况。
3.2对油压低进行详细的分析
在具体运用过程中，机组润滑油以及具体的快关阀驱动装置所应用的驱动油，其主要的来源均为电动油泵或双联泵主油泵，在具体的运作过程中，润滑油会通过滤油器并且到调压阀之前分开，经过输送管道，对整体汽轮机转子以及整个系统的减速装置进行有效的润滑，并由此安全有效的润滑整体机组的保护系统。因此，由于汽轮机润滑油压过低及驱动装置自身驱动油压力过低所导致的快关阀关停情况可能有以下几个原因。
首先，润滑油管道出现了泄漏情况。在整体机组的结构架构当中，重点检查润滑油系统的易渗易漏部位，通过对压力表及阀门等处进行重点检查，并未发现有渗油漏油的痕迹，因此可以对润滑油管道泄漏相关原因进行有效排除。
第二，由调压阀附近发生泄漏所导致。通过对现场记录进行分析，机组在启动前，其自身的电动油泵处于单独供油的状态，并且蒸汽调节阀的压力大于0.6MPa，处于正常状态，同时表面处并未发现有严重泄漏的痕迹，因此可以将该处予以排除。
第三，溢油阀卡涩。当整体机组处于低速运转的情况，电动油泵以及双联泵会同时对整体机组进行有效的控油工作，当电动自动油泵在处于切除状态之前，整体油泵的供油量达到69.1升每分钟，而机组所需的供油量为32升每分钟，因此可得知，每分钟从溢油阀所流出的油量可达到37升左右。因此，溢油阀在具体运作过程中处于开口较大的状态，而当电动油泵处于自动切除状态后，整体供应量会有69.1升每分钟，降低到34.5升每分钟。整体机组的理论溢出油流量约为2.6升每分钟，而此时如若溢油阀，其自身的调整状态出现滞后，则整体油阀的开口度会仍然处于较大的状态，系统供油会由于溢油阀排量较大，而将润滑油排除，进而使整体调压阀前油压出现降低的状态，并且使润滑油压低于压值，而此时会导致油遮断器出现低压保护动作，从而使滑阀产生移动，进而导致快关阀处于关闭状态，并由此使整体机组出现跳机故障。而快关阀驱动装置驱动油压，同样出现压力降低并且低于限制，由此使快关阀无法克服弹簧所产生的力，进而使快关阀出现关闭状态，从而导致机组出现跳机问题。
第四，双联泵供油不足所导致的机组跳机。 机组在处于启动以及低速运转的状态时，整体机组会由双联泵以及电动油泵同时供油，而如果双联泵在具体的运行过程中出现供油不足的情况，这将使电动油泵在处于切除状态后，整体系统供油量大幅度降低。由此，原因导致调压阀前有压力出现大幅度下降，并且超出调压阀范围，同时使润滑油压低于限值，则会导致由遮断器低油压保护系统运作，进而使滑阀产生滑动，导致快关阀处于关闭状态，引起机组出现跳机问题。
3.3对初步结论进行总结
通过上述的分析可知汽轮机给水泵处于停机状态，主要由于快关阀出现工作异常所导致，而快关阀出现异常的主要原因，会由于汽轮机润滑油压以及快关阀驱动装置驱动油压过低所导致。引发上述问题的主要原因可能由于油压阀卡滞或者由于联动的两个交流油泵供油不足所导致。
4进行进一步排查
为了对整体汽轮机给水泵机组的故障原因进行更加详细的确认，需要通过试验对整体工作中的诸多疑点进行有效的排查。首先，需要对整体装置的溢油阀进行有效的检查，并且对溢油阀进行关闭。之后，对双联泵系统进行有效的单独检测，具体的检测方式可以从以下角度进行详细的分析。首先，对溢油阀进行拆卸，并对其进行检查，再确认整体溢油阀无异常状态后，进行有效的复装工作。第二，对电动油泵进行启动，当油泵处于正常运作之后，在22度左右的常温条件之下，对溢油阀进行调整，将整体电动油泵自身的出口油压由0.8MPa调整至0.9MPa。第三，当整体油温在运动过程中处于40~45度之后，对整体安全油压及润滑油温度与润滑油油压进行有效的记录。第四，启动整体机组，并且使机组的运行状态达到3600转每分钟，等整体机组平稳运行5分钟之后，对电动油泵进行手动切除，并且对电动油泵在切除前与切除后的整体安全油压，润滑油温度以及润滑油假进行有效的检查。相关的试验数据，可从下表进行详细的观察。
通过数据可以对整体汽轮给水泵机组出现跳机的原因进行有效的确定。当整体机组转速达到3600转每分钟时，机组的双联泵在单独运行过程中的出口压力理论值需要达到0.7MPa，然而在具体的实践当中油泵出口压力只能达到0.18MPa。压力与整体技术运行与设计要求存在着极为明显的偏差。此外，在机组达到3900转每分钟时，当电动油泵处于顺利切除的状态后，油泵出口稳定油压约为0.68MPa，数值与正常油泵压力相符。由此可推断，整体机组出现跳机原因的主要原因是由于双联泵出现异常，并且出现供油不足的问题，从而使整体机组出现跳机情况。
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