凝結(jié)水泵軸承振動(dòng)超標(biāo)分析及處理方法

沈國(guó)香 刁呈振

摘 要：汽輪機(jī)凝結(jié)水泵組振動(dòng)超標(biāo)，軸承的磨損速度也比較快，因此這給泵組的運(yùn)行穩(wěn)定造成了嚴(yán)重的干擾。為了消除設(shè)備的隱患，筆者對(duì)振動(dòng)的原因進(jìn)行了分析并進(jìn)行了處理，保證泵組的運(yùn)行處于一個(gè)安全、穩(wěn)定的狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水泵；振動(dòng)原因；軸承磨損

1 系統(tǒng)介紹

該機(jī)組的規(guī)格是俄羅斯超界500MW。一號(hào)機(jī)是1998年5月投產(chǎn)的，而2號(hào)機(jī)則比一號(hào)機(jī)晚了半年投產(chǎn)。該汽輪機(jī)是由俄羅斯列寧格勒金屬工廠生產(chǎn)的，具體規(guī)格是K500-240-4型超臨界一次中間再熱單軸四缸四排汽凝汽式汽輪機(jī)，其最大功率可以達(dá)到525MW，而額定功率是500MW。三級(jí)凝結(jié)水泵會(huì)在每一臺(tái)機(jī)組中進(jìn)行配備，每一級(jí)有兩臺(tái)。如果在正常的運(yùn)行時(shí)間的話，一臺(tái)運(yùn)行而另外一臺(tái)屬于備用的。

每一級(jí)的凝結(jié)水泵都是俄制立式，提升壓力不同，因此結(jié)構(gòu)也是不同的。Ⅰ級(jí)凝結(jié)泵是兩組葉輪，而Ⅱ級(jí)凝結(jié)水泵則是一組葉輪，Ⅲ級(jí)凝結(jié)水泵則有兩級(jí)葉輪。我們可以將一個(gè)誘導(dǎo)輪安裝在每臺(tái)泵的入口首級(jí)葉輪前面，這樣葉輪的抗汽蝕能力就會(huì)得到提高。

2 凝結(jié)水泵運(yùn)行情況

我公司使用的是俄制500MW超臨界機(jī)組，投產(chǎn)的時(shí)間分別是1998年5月和1998年11月。因此，已經(jīng)運(yùn)行了有十幾年。在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作之后，我們發(fā)現(xiàn)KCB系列俄制立式凝結(jié)水泵的運(yùn)行狀況出現(xiàn)問(wèn)題，不穩(wěn)定的異常狀況頻繁的發(fā)生。振動(dòng)超標(biāo)顯得尤為突出。為了完成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)振動(dòng)，我們使用了手持振動(dòng)的方法。其中一級(jí)、二級(jí)以及三級(jí)凝結(jié)水泵的振動(dòng)范圍分別是：11～0.15mm、0.08～0.12mm、0.08～0.13mm。可以看出這些振動(dòng)的范圍都超過(guò)了規(guī)定（規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要小于0.08mm），而這將會(huì)對(duì)泵組的安全運(yùn)行造成很大的威脅。工作人員在2010年1月對(duì)一級(jí)凝結(jié)水泵RM 840進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軸承振動(dòng)沒(méi)有進(jìn)行增加時(shí)，軸承的內(nèi)部滾動(dòng)依然有異音狀況的發(fā)生。在之后的一個(gè)月又進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，我們對(duì)該泵進(jìn)行了解體，發(fā)現(xiàn)軸承軌道合金局部有脫落狀況的發(fā)生，保持架也斷裂。此外，由于軸承因磨損過(guò)熱，因?qū)⒕植亢辖鸨砻嬗袩诘嫩E象。

還存在一種異常現(xiàn)象，即：軸承室油質(zhì)金屬磨損度監(jiān)測(cè)屢次超標(biāo)。我公司使用的是新型油質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置，該裝置可以完成對(duì)附屬轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的油質(zhì)監(jiān)測(cè)。工作人員此外還對(duì)凝結(jié)水泵軸承室的油質(zhì)進(jìn)行了抽樣檢查，檢查的結(jié)果是：凝結(jié)水泵的油質(zhì)所含的金屬顆粒明顯比其他泵組的多，也超過(guò)了稀有潤(rùn)滑油質(zhì)鐵損的指數(shù)50標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要對(duì)超標(biāo)的泵組進(jìn)行新油的替換。運(yùn)行了兩個(gè)月之后，油質(zhì)中的金屬顆粒度慢慢增加，最終超標(biāo)。

3 凝結(jié)水泵異常情況的分析與處理

在對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械振動(dòng)超標(biāo)原因的進(jìn)行分析之后，發(fā)現(xiàn)主要有兩個(gè)原因：轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、安裝質(zhì)量不佳。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡指的是在對(duì)全部附件進(jìn)行安裝時(shí)，其質(zhì)量中心沒(méi)有在轉(zhuǎn)子的中心線上。因此，穩(wěn)定的工頻振動(dòng)在振動(dòng)圖譜的全部信號(hào)中是主要的成分。造成轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的原因有：轉(zhuǎn)子的彎曲、轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的部件松脫以及原始的不平衡。不平衡振動(dòng)的形式不同，則特征就不同：（1）原始質(zhì)量不平衡發(fā)生在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)之前，也就是說(shuō)在轉(zhuǎn)動(dòng)之前不平衡就已經(jīng)產(chǎn)生了。這種不平衡往往發(fā)生在加工制造的過(guò)程中，有的則發(fā)生在檢修時(shí)，或者是在對(duì)部件檢修更換轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。該種不平衡的特征是：當(dāng)對(duì)一定轉(zhuǎn)速下的振幅惡化相位進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，一般比較穩(wěn)定。（2）轉(zhuǎn)動(dòng)部件的松脫。轉(zhuǎn)動(dòng)部件包括轉(zhuǎn)子上裝配的全部的零部件，而凝結(jié)水泵主要包括以下部件：水瓦、螺旋套、葉輪、誘導(dǎo)輪、軸承以及各定位套等。工頻振動(dòng)在很大程度上是由松脫產(chǎn)生的，而這種振動(dòng)是突發(fā)性的。以某一軸承振動(dòng)迅速的增大到一個(gè)固定值可以在數(shù)秒鐘之內(nèi)發(fā)生。此外，相位也會(huì)有一個(gè)固定的變化。相鄰的軸承振動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)增大的狀況，但是變化的量值比較小。（3）轉(zhuǎn)子彎曲也會(huì)引起質(zhì)量不平衡。發(fā)生該狀況時(shí)，工頻振動(dòng)會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化。運(yùn)行的時(shí)間越長(zhǎng)，而工頻振幅就會(huì)慢慢增大，因此相位也會(huì)發(fā)生變化。

由于各水泵都有振動(dòng)偏大的狀況發(fā)生，因此我公司進(jìn)行了大量的檢修處理工作，這些工作包括以下幾個(gè)方面：

（1）轉(zhuǎn)子進(jìn)行低速動(dòng)平衡。在對(duì)凝結(jié)水泵進(jìn)行解體大修時(shí)，對(duì)全部部件進(jìn)行檢修時(shí)，低速動(dòng)平衡工作都要進(jìn)行，這樣原始的不平衡量就會(huì)被消除。

我們?cè)诙碇颇Y(jié)水泵的首級(jí)葉輪入口都將誘導(dǎo)輪，加入了其中這樣葉輪的抗汽蝕能力就會(huì)得到提高。在長(zhǎng)周期的運(yùn)行后，工作人員進(jìn)行了檢查。發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)輪都存在汽蝕發(fā)生，只不過(guò)程度不同而已。使用的處理方式是：針對(duì)汽蝕較輕的部位，進(jìn)行修復(fù)、打磨以及補(bǔ)焊。當(dāng)汽蝕情況比較嚴(yán)重時(shí)，就要進(jìn)行誘導(dǎo)輪的替換，使用新的誘導(dǎo)輪。因此，當(dāng)對(duì)凝結(jié)水泵實(shí)施解體檢修的時(shí)候，都要開(kāi)展低速動(dòng)平衡。凝結(jié)水泵組在大修之需要進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，一般比大修前振動(dòng)值稍微好一些，變化不是很大。

（2）防止轉(zhuǎn)動(dòng)部件的脫落。在應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的脫落時(shí)，我們對(duì)凝結(jié)水泵進(jìn)行檢修后發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)動(dòng)部件松脫的現(xiàn)象閉并沒(méi)有在凝結(jié)水泵中產(chǎn)生。在對(duì)泵軸實(shí)施組裝的時(shí)候，需要嚴(yán)格按照檢修工藝進(jìn)行，無(wú)論是部件的緊固還是鎖定，這樣才能避免松脫狀況的發(fā)生。

（3）對(duì)于轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的質(zhì)量不平衡的狀況時(shí)，需要對(duì)泵組進(jìn)行解體。在對(duì)轉(zhuǎn)子實(shí)施彎曲度的測(cè)量時(shí)，需要嚴(yán)格的按照有關(guān)的規(guī)定進(jìn)行。彎曲值一般不能超過(guò)0.02毫米。如果超過(guò)了規(guī)程要求的值，就需要進(jìn)行重新的更換。

在使用以上的措施后，我們發(fā)現(xiàn)振動(dòng)偏大的狀況依然存在，因此使用了轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械振動(dòng)處理專業(yè)，進(jìn)行了多次的檢測(cè)和處理。下面是對(duì)21號(hào)Ⅲ級(jí)凝結(jié)水泵在線振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和分析的過(guò)程。工作人員對(duì)電動(dòng)機(jī)的多個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，我們可以在表1中看到測(cè)點(diǎn)1的測(cè)量值。

表1 振動(dòng)測(cè)量值

從表1我們可以看到：測(cè)點(diǎn)1 Z方向振動(dòng)在C區(qū)，不適合進(jìn)行長(zhǎng)期的運(yùn)行。使用頻譜分析儀對(duì)振動(dòng)結(jié)果進(jìn)行頻譜分析，發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)1各方向的頻譜圖主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）1倍轉(zhuǎn)速頻率在振動(dòng)頻譜中占優(yōu)勢(shì)。（2）Z方向振動(dòng)要比另外兩個(gè)互相垂直的方向大。采取的建議和辦法是：（1）對(duì)電動(dòng)機(jī)下瓦進(jìn)行重點(diǎn)的檢查，尤其是軸瓦的間隙，查看其是不是合適，對(duì)于磨損或松動(dòng)的狀況一定不能掉以輕心。（2）對(duì)泵組進(jìn)行了檢修軸承的磨損和松動(dòng)情況要進(jìn)行重點(diǎn)的檢查。由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，軸承室與軸承配合并不是那么緊密，二者的間隙是0.12mm，因此嚴(yán)重的超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)0～0.02mm。在處理時(shí)，使用軸承室刷鍍。之后，情況有所好轉(zhuǎn)，盡管沒(méi)有超標(biāo)，但是依然處于規(guī)定的上限，是0.07～0.08mm。

4 結(jié)束語(yǔ)

筆者對(duì)凝結(jié)水泵軸承振動(dòng)超標(biāo)分析及處理方法進(jìn)行了分析和探討，主要從系統(tǒng)介紹、凝結(jié)水泵運(yùn)行情況、凝結(jié)水泵各異常情況的分析與處理這三個(gè)方面入手，希望這些分析和建議可以讓同行借鑒，有利于泵組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，有利于生產(chǎn)。

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