某電廠汽動(dòng)給水泵振動(dòng)異常的分析與處理

武文華/內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院

某電廠汽動(dòng)給水泵振動(dòng)異常的分析與處理

武文華/內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院

本文對(duì)某電廠汽動(dòng)給水泵振動(dòng)異常情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析，經(jīng)過(guò)振動(dòng)測(cè)試診斷和對(duì)軸承、聯(lián)軸器的檢修及動(dòng)平衡配重，消除了軸向振動(dòng)，減小了徑向振動(dòng)，為汽動(dòng)給水泵振動(dòng)分析和處理積累了經(jīng)驗(yàn)。

汽動(dòng)給水泵;振動(dòng);動(dòng)平衡

前 言

隨著火電廠節(jié)能降耗工作的不斷深入，汽動(dòng)給水泵在降低廠用電率方面發(fā)揮了突出的作用，節(jié)能效果十分明顯[1]。但是由于汽動(dòng)給水泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在啟動(dòng)、維護(hù)方面與電動(dòng)給水泵相比較，增加了工作量，特別是汽動(dòng)給水泵的振動(dòng)異常時(shí)常困擾著電廠，同時(shí)也降低了使用效率[2]。本文以某電廠汽動(dòng)給水泵在一次停機(jī)后再次啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)了振動(dòng)大幅增大的異常情況，經(jīng)過(guò)振動(dòng)測(cè)試診斷和對(duì)軸承、聯(lián)軸器的檢修及動(dòng)平衡配重，消除了軸向振動(dòng)，減小了徑向振動(dòng)的過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為汽動(dòng)給水泵今后運(yùn)行和檢修積累振動(dòng)處理經(jīng)驗(yàn)，提供理論參考。

一、設(shè)備概況

該火電廠汽動(dòng)給水泵汽機(jī)型式為單缸、雙流程、下排汽凝汽式，自帶水冷凝汽器。運(yùn)行方式為變參數(shù)、變功率、變轉(zhuǎn)速，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向，額定功率22855kW（4934r/min），最大連續(xù)功率32000kW，自動(dòng)調(diào)速范圍2800-5300r/min。與汽動(dòng)給水泵經(jīng)撓性（膜片）聯(lián)軸器直聯(lián)連接，與前置泵連接方式為汽輪機(jī)-汽動(dòng)給水泵-齒輪箱-前置泵。該汽動(dòng)給水泵1-4瓦均配置了X、Y軸振測(cè)點(diǎn)，從機(jī)頭看X向測(cè)點(diǎn)為垂直正上方偏左45°，Y向測(cè)點(diǎn)為垂直正上方偏右45°。

汽泵在日常運(yùn)行中各瓦軸振通常在20μm左右；某日該汽動(dòng)給水泵停機(jī)后，盤(pán)車(chē)過(guò)程中突發(fā)電機(jī)故障而盤(pán)車(chē)跳閘，就地手動(dòng)盤(pán)車(chē)180°，手動(dòng)盤(pán)車(chē)中感覺(jué)明顯費(fèi)力，約3小時(shí)后電動(dòng)盤(pán)車(chē)恢復(fù)。再次啟動(dòng)后，在2850r/min停留時(shí)，1、2瓦軸振從20μm爬升到50μm左右；4000r/min以上時(shí)1、2瓦最大軸振達(dá)到80μm以上，無(wú)法正常運(yùn)行。

二、機(jī)組振動(dòng)處理過(guò)程

（一）第1次振動(dòng)分析（汽動(dòng)給水泵檢修前測(cè)試數(shù)據(jù)分析）

為了掌握汽動(dòng)給水泵振動(dòng)特征，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)1號(hào)汽動(dòng)給水泵振動(dòng)情況進(jìn)行了測(cè)試[3]，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，其數(shù)據(jù)順序?yàn)橥l、基頻、相位。并在4200r/min時(shí)，就地實(shí)測(cè)小汽輪機(jī)瓦振情況。

表1 汽動(dòng)給水泵首次測(cè)試數(shù)據(jù) 單位：μm

調(diào)取TDM歷史數(shù)據(jù)，觀察變轉(zhuǎn)速過(guò)程1、2瓦振動(dòng)情況見(jiàn)表2，其數(shù)據(jù)順序?yàn)榛l、相位。

表2 變轉(zhuǎn)速過(guò)程小汽輪機(jī)1、2瓦振動(dòng)數(shù)據(jù) 單位：μm

以表1、2為依據(jù)進(jìn)行分析，可以看出該汽動(dòng)給水泵具有以下振動(dòng)特征：3、4瓦軸振值很小，而支承小汽輪機(jī)的1、2瓦軸振值明顯增大，說(shuō)明軸系存在一定的質(zhì)量不平衡或類(lèi)似質(zhì)量不平衡的問(wèn)題。按照設(shè)備旋轉(zhuǎn)方向和X、Y測(cè)點(diǎn)安裝方向，推測(cè)1瓦X、Y測(cè)點(diǎn)接反。1、2瓦垂直瓦振較大，且存在很大的軸向振動(dòng)，在2850r/min停留時(shí)，1、2瓦軸振從20μm爬升到50μm左右，需要分析爬升原因。變轉(zhuǎn)速時(shí)，1、2瓦振動(dòng)幅值有明顯變化，相位有一定變化，且振動(dòng)與轉(zhuǎn)速關(guān)系的復(fù)現(xiàn)性較好。

根據(jù)以上振動(dòng)特點(diǎn)，分析振動(dòng)原因主要有兩種可能：

1.摩擦熱彎曲，認(rèn)為小汽機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了輕微熱彎曲，形成轉(zhuǎn)子輕微的質(zhì)量不平衡，產(chǎn)生的離心力與轉(zhuǎn)速平方成正比，導(dǎo)致高轉(zhuǎn)速下基頻振動(dòng)增大。此類(lèi)情況下，也會(huì)產(chǎn)生一定的軸向振動(dòng)。

2.聯(lián)軸器故障，如不對(duì)中或緊力不足，在變轉(zhuǎn)速（對(duì)應(yīng)不同的負(fù)荷、不同的扭矩）時(shí)，也會(huì)引起徑向的基頻強(qiáng)迫振動(dòng)和軸向振動(dòng)。

現(xiàn)場(chǎng)決定停機(jī)檢查聯(lián)軸器、軸瓦、軸瓦附近轉(zhuǎn)子晃度等；并視情況考慮是否對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行配重。

（二） 第2次振動(dòng)分析（首次檢修后小汽機(jī)啟動(dòng)情況）

停機(jī)后對(duì)聯(lián)軸器、軸瓦進(jìn)行了檢查并發(fā)現(xiàn)（1）1瓦X、Y軸振接反，將其更正；（2）聯(lián)軸器膜片有多處裂紋，現(xiàn)場(chǎng)決定將其返廠修復(fù)；（3）檢修發(fā)現(xiàn)汽機(jī)與泵間對(duì)輪中心偏差大（上下差47μm，左右差27.5μm），重新調(diào)整中心；（4）復(fù)核小汽輪機(jī)兩端軸承附近晃度在正常范圍內(nèi)，檢修人員認(rèn)為小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子存在永久熱彎曲的可能性小。

隨后現(xiàn)場(chǎng)決定先進(jìn)行小汽輪機(jī)單獨(dú)沖轉(zhuǎn)，對(duì)1、2瓦的軸振進(jìn)行測(cè)量。對(duì)振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明單獨(dú)沖轉(zhuǎn)小汽輪機(jī)時(shí)，1、2瓦振動(dòng)及殘余質(zhì)量不平衡量均較小，推斷汽動(dòng)給水泵振動(dòng)可能由于聯(lián)軸器原因?qū)е拢却?lián)軸器修復(fù)后進(jìn)行測(cè)試分析。

（三） 第3次振動(dòng)分析（首次檢修后汽泵啟動(dòng)情況）

聯(lián)軸器返廠修復(fù)后，在3500r/min時(shí)，就地實(shí)測(cè)汽輪機(jī)瓦振情況，將小汽機(jī)與泵連接后進(jìn)行啟動(dòng)試驗(yàn)。通過(guò)振動(dòng)測(cè)試分析，1、2瓦軸向振動(dòng)基本消除；但1、2瓦徑向振動(dòng)仍較大?？紤]到單沖小汽機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)較小，連接給水泵后高轉(zhuǎn)速（高負(fù)荷）下振動(dòng)明顯增大，推測(cè)有以下可能：

1.小汽機(jī)轉(zhuǎn)子可能存在輕微熱態(tài)彎曲，因?yàn)閱螞_小汽機(jī)時(shí)進(jìn)汽量小而熱變形小，連接給水泵高負(fù)荷下熱變形相對(duì)大。

2.汽動(dòng)給水泵連接后高轉(zhuǎn)速下，小汽機(jī)軸向間隙、徑向間隙變化，存在輕微摩擦振動(dòng)。

3.小汽機(jī)靠背輪是否在變轉(zhuǎn)速、變力矩過(guò)程中移位，引起振動(dòng)連續(xù)增大。

現(xiàn)場(chǎng)決定停機(jī)先檢查小汽機(jī)靠背輪變形情況，檢查發(fā)現(xiàn)變形很輕微；同時(shí)測(cè)試抽真空后汽機(jī)支承軸承下沉情況也在許可范圍內(nèi)。

（四） 第4次振動(dòng)分析（動(dòng)平衡處理情況）

現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)為可以通過(guò)對(duì)小汽輪機(jī)進(jìn)行動(dòng)平衡處理減小。首先在小汽輪機(jī)1瓦側(cè)軸封附近配重約330g∠180°，啟動(dòng)后振動(dòng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3所示，其中數(shù)據(jù)順序?yàn)橥l、基頻、相位。

表3 首次配重后小汽輪機(jī)軸振數(shù)據(jù) 單位：μm

對(duì)比表1、3數(shù)據(jù)，可以看到首次配重后，1、2瓦軸振、瓦振明顯減小。決定將1瓦附近的配重塊保留，同時(shí)在小汽輪機(jī)2瓦側(cè)軸封附近配重約330g∠160°。二次配重后啟動(dòng)小汽輪機(jī)經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡配重后徑向振動(dòng)有所減小，同時(shí)依據(jù)GB/T11348.3-2011標(biāo)準(zhǔn)[4]，各瓦軸振值均處于A區(qū)域，說(shuō)明小汽輪機(jī)正常運(yùn)行。

三、 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某電廠的汽動(dòng)給水泵瓦振動(dòng)分析和處理，總結(jié)了以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

（一）加強(qiáng)對(duì)機(jī)組軸系的檢修工作。包括對(duì)各組成構(gòu)件的金屬檢驗(yàn)，對(duì)輪連接緊力等，要在檢修過(guò)程中認(rèn)真檢查，嚴(yán)格按照制造說(shuō)明要求執(zhí)行。本文中的汽動(dòng)給水泵就是由于聯(lián)軸器的問(wèn)題導(dǎo)致了徑向的基頻強(qiáng)迫振動(dòng)和軸向振動(dòng)。

（二）分析振動(dòng)原因，合理進(jìn)行動(dòng)平衡處理。如果確定是由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡原因或類(lèi)似質(zhì)量不平衡原因?qū)е抡駝?dòng)問(wèn)題，可以通過(guò)動(dòng)平衡達(dá)到減振的目的。

[1] 毛亞?wèn)|,黃曉辰.汽動(dòng)給水泵熱經(jīng)濟(jì)性分析[J].能源研究與利用,2010,15(06):11-12.

[2] 靖長(zhǎng)財(cái),張連濤.超超臨界機(jī)組取消電動(dòng)給水泵風(fēng)險(xiǎn)分析及推廣應(yīng)用[J].電站輔機(jī),2009,30（04）:18-23.

[3] 施維新,大型火電機(jī)組啟動(dòng)調(diào)試叢書(shū)-汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)[M].水利電力出版社,1991.

[4] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 11348.2-2012 機(jī)械振動(dòng)在旋轉(zhuǎn)軸上測(cè)量評(píng)價(jià)機(jī)械的振動(dòng).北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012-11-30.