1、概述
宝二发电公司4×300MW汽轮发电机组锅炉给水系统（如图1以＃1机组锅炉给水系统图为例）配备两台50％容量的汽动给水泵和一台50％容量液力偶合器调速的电动给水泵。机组正常启动时用电动给水泵为锅炉提供给水。当机组负荷升至35～45％的额定负荷，将电动给水泵切换为一台汽动给水泵运行，电动给水泵投联动备用，待机组负荷升至50％额定负荷时，启动另一台汽动给水泵，两台汽动给水泵并联调水。正常停机，当机组负荷滑至150MW时，停运一台汽动给水泵，启动电动给水泵正常后，再停运另一台汽动给水泵。自1998年12月22日～2001年2月28日＃1～4机组相继投产以来，曾发生了两次比较严重的电动给水泵倒转事件，均造成不同程度的液力偶合器部件损坏。

图1＃1机组锅炉给水系统图
宝二发电公司4×300MW汽轮发电机组锅炉给水系统配备的电动给水泵配套液力偶合器（电动给水泵液力偶合器原理如图2）为日本荏原制作所生产的GCH-104A型增速齿轮可变速液力偶合器。基本构成分为偶合器本体、输入轴（低速齿轮轴）、高速齿轮轴、输出轴、齿轮润滑泵及工作油泵组件、辅助电动润滑油泵组件、转速控制组件。这些部件和部分油管道集装在一个箱体中，箱体下部为储油箱，油泵通过吸入管从油箱中吸油供给各轴承润滑、冷却用油和偶合器动力传动用油。三根转轴分别由六只支持滑动轴承支撑，由三只推力轴承实现三根轴的轴向定位并承受各种工况下的轴向推力。润滑油泵和工作油泵由输入轴通过齿套式联轴器拖动，辅助润滑油泵由单独电动机驱动。
①高速齿轮轴
②涡轮
③偶合器壳体
④泵轮
⑤勺管
⑥输出轴


图2电动给水泵液力偶合器原理图
偶合器本体是传递扭矩的核心部件，由涡轮和泵轮组成，涡轮用螺栓固定在高速齿轮轴一端，泵轮用螺栓固定在输出轴一端，罩壳用螺栓固定在涡轮上，运行时随涡轮一起旋转。转速控制组件由勺管、工作油流量控制伐、勺管驱动装置组成。
输入轴与输出轴分别用齿套式联轴器与驱动电动机和给水泵联接，输入转速为1489rpm，由一对增速齿轮增速为5513rpm，通过偶合器将此转速无级传递给输出轴，拖动给水泵，完成电动给水泵转速的无级调节。
2、电动给水泵发生倒转事件经过
2.1事件一：1999年10月9日21：34分＃1机组负荷180MW，汽动给水泵A、B并列运行，电动给水泵投联动备用。汽动给水泵A运行中MEH控制系统误动引起跳闸，出口门联关失败，出口逆止门不严发生倒转，电动给水泵的联启及汽动给水泵B的运行未能满足锅炉给水需求，导致锅炉水位低MFT跳机。10月10日3：50分＃1机组恢复到负荷150MW时，电动给水泵与汽动给水泵B并列运行，汽动给水泵A已冲至2900rpm备用。值班员准备将给水方式切换到汽动给水泵A、B并列，电动给水泵备用方式。在电动给水泵降速退出运行过程中，当出口压力降至小于电动给水泵出口压力时，由于电动给水泵出口压力逆止门卡涩，造成高压给水通过入口管路及再循环阀倒流，冲动电动给水泵倒转，引起锅炉水位低MFT动作跳机。电动给水泵的倒转，拖动液力偶合器输出轴反转，在给水泵的倒转保护联关出口门过程中，由于电动给水泵拖动电机的正转（转速1489rpm）与水泵拖动液力偶合器输出轴的反转（转速4700rpm），在液力偶合器涡轮与泵轮腔室形成两个反向运动的高速油流，其相对滑差最高达6189rpm，在液体摩察的作用下，偶合器内部油温急剧上升。当运行人员发现电动给水泵转速勺管指令已到零，而实际转速达4700rpm，立即手动停止电动给水泵电机运行。就在电动给水泵出口电动门联关及电机停运瞬间，倒转的泵轮又带动涡轮和电机倒转，导致由主动轮带动的齿轮润滑油泵和工作油泵均反向运转，辅助润滑油泵联启建立油压过程中，液力偶合器各轴承失去动力油冷却，造成轴承钨金融化。
液力偶合器受损情况如下：
2.1.1偶合器泵轮后侧衬里材料因内部油温急剧上升全部熔化，勺管、泵轮、涡轮等部件表面呈烤蓝色，罩壳上一只易熔塞熔化，临近高温区域的#5支持轴承合金前半侧严重熔化。
2.1.2齿轮润滑油泵和工作油泵均反向运转，油泵入口管道上设有逆止阀，造成油泵入口压力升高，4根齿轮轴对应的8只铜套轴承全部磨损。
2.1.3工作油泵主动齿轮轴与润滑油泵齿轮主动轴花键插接应力集中处断裂。
2.1.4熔化的部分轴承合金残片掉入油箱中，对电动给水泵油系统造成污染。
2.2事件二：2005年2月4日14：03：28＃4机组带300MW负荷稳定运行，两台汽动给水泵由本机四段抽汽供汽，并列运行向锅炉提供给水，电动给水泵投联动备用。这时，锅炉引风机A静叶由56％到1％之间反复摆动三次，引起炉膛负压高MFT动作，机组跳闸。
机组跳闸后，锅炉汽包水位突降（此时的水位下降为汽包压力突然升高而产生的虚假水位），运行人员为维持锅炉汽包水位，立即将汽动给水泵B汽源切换为辅助汽源供汽。在增加汽动给水泵B转速的同时，又手操启动电动给水泵运行，并逐步加电动给水泵转速向锅炉供水，引起锅炉汽包水位迅速上升，运行人员随即又降电动给水泵转速，以减小锅炉给水量，遏制锅炉汽包水位的快速上升。当电动给水泵转速降低至出口压力略低于汽动给水泵B出口压力的过程中，由于电动给水泵出口逆止门发生卡涩引起倒转，电动给水泵出口流量为零，汽动给水泵B出口流量上升，锅炉省煤器入口流量突然减小，电动给水泵转速迅速上升，操作员站发“电动给水泵反转信号报警”，联锁关闭电动给水泵出口电动门，在电动给水泵出口门关闭过程中，液力偶合器轴承温度快速升高至保护动作值，引起电动给水泵跳闸。由于处于倒转状态的电动给水泵的跳闸，导致工作油泵和润滑油泵均不能正常供油而辅助润滑油泵联锁启动尚未建立正常油压，使电动给水泵液力偶合器内工作油和润滑油失去了循环动力，瞬间加剧了液力偶合器内的油温上升，最终导致电动给水泵液力偶合器部件受损。
经2005年2月7日对电动给水泵液力偶合器及出口逆止门解体检查，发现电动给水泵液力偶合器泵轮侧动静之间钨金融化，＃5瓦钨金有过热现象，偶合器易熔塞未熔化，电动给水泵出口逆止门卡涩约15°，门板销轴与两端铜套卡死（原因为铜套与外压盖之间安装时加有1mm垫片）。于2005年2月17日全部修复滤油。
3.、原因分析
从两次电动给水泵的倒转事件可以看出，电动给水泵的倒转均发生在机组启、停（包括跳机）进行给水方式切换的过程中，当运行汽动给水泵出口压力高于电动给水泵出口压力时，电动给水泵出口门在开启状态，由于出口逆止门发生卡涩关闭不严造成电动给水泵倒转。
3.1电动给水泵发生倒转的特征
3.1.1通流量大，电动给水泵出口压力和流量为零，运行汽动给水泵出口流量增加，主给水流量迅速下降甚至到零，常常会触发锅炉水位低MFT。
3.1.2正转与倒转切换时间极短，在倒转保护联关电动给水泵出口门的30多秒内，转速迅速上升到4000rmp左右，不易被运行人员在第一时间发现，易造成误判断。
3.1.3电动给水泵液力偶合器的滑差在泵运行时比停运时大，但对轴承的损坏程度要小些。
3.2电动给水泵发生倒转的机理
倒转的电动给水泵拖动液力偶合器输出轴反转，在给水泵的倒转保护联关出口门过程中，与电动机拖动的输入轴正转，使液力偶合器涡轮与泵轮腔室内形成两个反向运动的高速油流，其相对滑差最高达6000rpm以上，在液体摩擦的作用下，偶合器内部油温急剧上升。电机停运瞬间，倒转的泵轮又带动涡轮和电机倒转，导致由主动轮带动的齿轮润滑油泵和工作油泵均反向运转，辅助润滑油泵联启建立油压过程中，液力偶合器各轴承瞬间失去动力油润滑和冷却，造成轴承钨金融化。
4、防止电给水泵倒转的预防措施
为了认真吸取经验教训，从运行监视和操作的角度有效防止电给水泵倒转事件的发生，应采取以下预防措施：
4.1机组启动及正常运行过程中
4.1.1机组启动初期，锅炉给水辅阀运行时，严禁双泵并列运行，正常应由电动给水泵供水。一台汽动给水泵可由辅助汽汽源冲转，维持转速2950转/分，在出口门关闭工况下陪转备用。
4.1.2机组并网带负荷在35～45％额定负荷时，将电动给水泵切换为一台汽动给水泵运行，电动给水泵投联动备用。进行切换时，汽包保持正常的高水位，均匀提升陪转汽动给水泵转速，使汽动给水泵出口压力与电动给水泵接近且略低于电动给水泵出口压力，再开启汽动给水泵出口门，用提升汽动给水泵转速来调整两泵流量，使汽动给水泵并入系统带负荷运行，逐步退出电动给水泵。此时，应严密监视电动给水泵出口流量变化，检查确认再循环门开启，当泵流量接近零时，手动关闭出口门，保持旋转备用，调整运行汽动给水泵转速，维持锅炉给水。待负荷达到50％额定负荷左右，用四段抽汽冲动另一台汽动给水泵，冷段汽源作为备用。第二台汽动给水泵启动正常后，两台汽动给水泵并列运行，再停运电动给水泵，开启电动给水泵出口门。注意电动给水泵转速无飞升，给水流量无突降，电动给水泵无倒转报警信号，就地检查无异常，方可投联动备用。否则，立即关闭出口门，联系检修处理。给水方式正常后，将运行的两台汽动给水泵汽源均倒为四抽供汽，冷段汽源备用，停止辅汽供汽。
4.1.3如果另一台汽动给水泵因故无法按时启动时，可将旋转备用的电动给水泵并入运行。电动给水泵并入时，应将运行汽动给水泵投自动，调整电动给水泵出口压力略高于运行汽动给水泵的出口压力0.5～1.0Mpa，再开启电动给水泵出口门缓慢带负荷。
4.1.4两台并列运行的汽动给水泵，若出现一台汽动给水泵跳闸后
当锅炉负荷大于50％额定负荷时，投联动备用的电动给水泵应带负荷联启，运行人员应立即加电动给水泵转速调水。提升电动给水泵转速时密切注意监视电动给水泵入口压力不低于1.2Mpa，转速平稳上升无大幅波动现象，出口流量无大幅波动现象，给水流量无突然减小的现象，以防止电动给水泵在升速过程中发生倒转。
同时注意：
1）跳闸汽动给水泵出口门、速关阀、排汽蝶阀是否联关，否则，应立即手动关闭，防止汽动给水泵倒转。
2）根据汽包水位情况，配合减负荷，以保证运行汽动给水泵转速不大于5700转/分。
3）当锅炉负荷小于50％额定负荷时，运行人员应立即手动带负荷启动电动给水泵调水。电动给水泵并入系统后，应全面检查液力偶合器各轴承金属温度，就地各油温显示正常。
4.1.5当一台汽动给水泵消缺时，与另一台汽动给水泵并列运行的电动给水泵跳闸后，其出口门应联锁关闭。否则，操作员手操关闭，并注意转速、给水流量的变化。运行人员应采取立即减负荷的办法力保汽包水位，确认非电气原因，且检查电动给水泵无倒转及明显故障情况下，可强启电动给水泵调水，但应注意电动给水泵入口压力不低于1.2Mpa、转速平稳上升无大幅波动现象、出口流量无大幅波动现象、给水流量无突然减小的现象，以防止电动给水泵在升速过程中发生倒转。
4.1.6电动给水泵运行中发生倒转的重要判据是：给水流量。当电动给水泵出口流量为零，运行汽动给水泵出口流量与锅炉省煤器入口流量差值较大，并且有倒转信号时，应首先考虑电动给水泵倒转，立即关出口门。
无论何种情况下，电动给水泵在投备用开出口门时，出口门就地控制开关处及电动给水泵现场应有巡检人员待命，注意转子是否转动、CRT监视电动给水泵转速和出口压力是否变化，有无反转信号。若发现电动给水泵倒转，应立即关闭出口门。每月一次的电动给水泵试转定期工作时，应在出口门关闭情况下空负荷试转。
4.1.7一旦电动给水泵发生倒转，会触发“电动给水泵反转信号”，且泵出口流量到零，在联关出口门过程中，给水流量大幅下降，严重时油箱油温过高引起油气无法及时分离而影响辅助油泵的正常工作，可能触发“润滑油压低报警”。在电机未停运的情况下，勺管的减小反而会减小液力偶合器腔室工作油对泵轮的阻力，勺管的增加会加剧涡轮与泵轮巨大滑差产生的油温飚升（涡轮与泵轮腔室易熔塞动作后会自动泄掉腔室工作油）；在电机停运情况下，涡轮与泵轮腔室充油量的大有可能导致涡轮与电动机的倒转，瞬间改变涡轮侧的轴向推力，引起设备损坏。最有效的办法是快速检查关闭出口门，用运行汽动给水泵设法维持汽包水位，尽快投入另一台汽动给水泵运行。
4.2机组停运过程中
4.2.1机组正常停运时，应严格按停机操作票的要求方式进行锅炉汽包水位的调节。为了调水可靠，若要用另一台汽动给水泵陪转备用时，必须经专工同意，且关闭陪转泵的出口门。
4.2.2机组跳闸后，立即启动电动给水泵调水，同时关闭两台汽动给水泵出口门，注意电动给水泵入口压力不低于1.2Mpa、转速平稳上升无大幅波动现象、出口流量无大幅波动现象、给水流量无突然减小的现象，以防止电动给水泵在升速与汽动给水泵切换操作的过程中发生倒转。及时切换汽动给水泵汽源，注意机组转速及四段抽汽压力变化，防止四段抽汽向主机返汽。汽源切换后，打跳一台汽动给水泵，注意速关阀应联关，小机转速下降。否则，考虑调门或速关阀是否卡涩或汽动给水泵倒转。为了机组快速恢复，另一台汽动给水泵可陪转备用。陪转的汽动给水泵因故与电动给水泵切换时，在汽动给水泵出口压力与电动给水泵接近且略低于电动给水泵出口压力时，再开启汽动给水泵出口门，汽动给水泵带负荷投运，及时关闭电动给水泵出口门陪转备用或退出运行投备用。
机组跳闸后，运行人员应尽可能的避免用电动给水泵与汽动给水泵并列调水。如果出现汽动给水泵汽源已及时切换为辅汽运行的情况下与电动给水泵并列运行，且电动给水泵转速应汽包水位原因出现转速反复波动，就容易造成逆止门卡涩发生倒转。此时，无论电动给水泵是否发生倒转，运行人员应果断打跳两台汽动给水泵，用电动给水泵维持汽包水位。若运行人员已判断出电动给水泵已发生倒转，在打跳两台汽动给水泵的同时，立即关闭电动给水泵出口门，待电动给水泵转速稳定，就地检查无异常后，再重新开启电动给水泵出口门维持汽包水位。

参考文献
[1]宝二发电公司企业标准《集控主机运行规程》（2002年发布，2004年修订）
[2]宝二发电公司企业标准《集控辅机运行规程（第2部分汽轮机辅机运行规程）》（2002年发布，2004年修订）
[3]日本株式会社荏原制作所《GCH-104A型增速齿轮可变速液力偶器使用说明》