汽動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵組振動(dòng)原因分析及處理

李娜，梁新磊，肖龍躍，張金柱

(華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司，鄭州　450015)

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汽動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵組振動(dòng)原因分析及處理

李娜，梁新磊，肖龍躍，張金柱

(華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司，鄭州450015)

某300 MW機(jī)組熱網(wǎng)首站汽動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵組運(yùn)行和調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)其#2，#3汽動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵組管道產(chǎn)生振動(dòng)，對(duì)可能導(dǎo)致振動(dòng)的原因進(jìn)行了逐項(xiàng)分析，最終找到引起設(shè)備和管道振動(dòng)的主要原因?yàn)闊峋W(wǎng)循環(huán)水泵底座施工不合格，小汽輪機(jī)對(duì)輪上、下口誤差超標(biāo)等。采取處理措施后，汽動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵組振動(dòng)問題得到有效解決。

汽動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵；管道；振動(dòng)；措施

0　引言

某電廠熱網(wǎng)首站的#2，#3熱網(wǎng)循環(huán)水泵改造后，驅(qū)動(dòng)方式由電機(jī)驅(qū)動(dòng)改為由背壓式汽輪機(jī)(又稱小汽輪機(jī))驅(qū)動(dòng)，小汽輪機(jī)采用國內(nèi)某汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的型號(hào)為B2.365-1.7/0.35的單級(jí)背壓機(jī)，泵與小汽輪機(jī)之間采用金屬膜片聯(lián)軸器連接。自投運(yùn)以來，小汽輪機(jī)的后軸承座處、小汽輪機(jī)排汽管道及熱網(wǎng)循環(huán)水泵存在較明顯的振動(dòng)，小汽輪機(jī)進(jìn)汽管道存在間歇性振動(dòng)，熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口管道振幅也較為明顯，直接影響汽輪機(jī)和泵連接管道的穩(wěn)定性，威脅了泵組設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1　熱網(wǎng)循環(huán)水泵泵組工作原理

電廠熱網(wǎng)首站供熱系統(tǒng)流程如圖1所示。該供熱系統(tǒng)主要包括以下熱力設(shè)備：4臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵(2臺(tái)由小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，2臺(tái)由電機(jī)驅(qū)動(dòng))，4臺(tái)熱網(wǎng)加熱器(2臺(tái)高壓加熱器和2臺(tái)低壓加熱器)，2臺(tái)背壓式汽輪機(jī)，熱網(wǎng)疏水泵等。

系統(tǒng)運(yùn)行過程描述如下：2臺(tái)熱網(wǎng)高壓加熱器主加熱汽源為主汽輪機(jī)的供熱抽汽，2臺(tái)驅(qū)動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵的小汽輪機(jī)進(jìn)汽采用再熱冷段汽源，小汽輪機(jī)排汽管道各排入2臺(tái)熱網(wǎng)低壓加熱器，疏水經(jīng)熱網(wǎng)疏水泵接至除氧器，另外2臺(tái)電動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵采用1拖2變頻調(diào)節(jié)。熱網(wǎng)回水進(jìn)入熱網(wǎng)首站，通過熱網(wǎng)循環(huán)水泵升壓后進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器換熱，達(dá)到供熱溫度后向廠外的二級(jí)換熱站輸送熱水。

圖1　熱網(wǎng)首站供熱系統(tǒng)流程

2　振動(dòng)情況

2015年11月15日供暖以后，#2，#3熱網(wǎng)循環(huán)水泵及小汽輪機(jī)投運(yùn)時(shí)，熱網(wǎng)循環(huán)水泵底座偏離基礎(chǔ)，小汽輪機(jī)后軸承座、排汽管道振動(dòng)劇烈，熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口管道、小汽輪機(jī)進(jìn)汽管道間歇性振動(dòng)。其中小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速在800 r/min以下時(shí)，進(jìn)汽管道振動(dòng)較明顯，超過800 r/min時(shí)，振動(dòng)逐漸消失；在轉(zhuǎn)速為500 r/min以下時(shí)，排汽管道振動(dòng)不明顯，超過500 r/min時(shí)，振動(dòng)逐漸加劇。熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口管道一直處于振動(dòng)狀態(tài)。

3　振動(dòng)原因排查

為了找到#2，#3熱網(wǎng)循環(huán)水泵泵組及其管道振動(dòng)的原因，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水泵及小汽輪機(jī)的振動(dòng)測(cè)量結(jié)果，通過查看設(shè)備及管道施工過程文件，對(duì)引起#2，#3熱網(wǎng)循環(huán)水泵泵組振動(dòng)的原因進(jìn)行了初步分析和處理。

3.1設(shè)備和管道安裝問題

3.1.1熱網(wǎng)循環(huán)水泵安裝分析

#2，#3熱網(wǎng)循環(huán)水泵泵組在初期投運(yùn)時(shí)，發(fā)生了熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口管道連帶泵底座嚴(yán)重跑偏現(xiàn)象，經(jīng)核對(duì)設(shè)備安裝施工圖及設(shè)備廠家資料，發(fā)現(xiàn)在對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水泵底座二次灌漿時(shí)，未嚴(yán)格按施工圖要求將熱網(wǎng)循環(huán)水泵設(shè)備底座內(nèi)部空間灌滿混凝土。正是由于熱網(wǎng)循環(huán)水泵基礎(chǔ)施工未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，才導(dǎo)致熱網(wǎng)循環(huán)水泵組在啟動(dòng)初期，隨著轉(zhuǎn)速的升高，泵組不能平穩(wěn)運(yùn)行，以致發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，最終導(dǎo)致熱網(wǎng)循環(huán)水泵底座偏離基礎(chǔ)，熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口管道彎頭處發(fā)生變形。

3.1.2小汽輪機(jī)安裝分析

對(duì)#2，#3小汽輪機(jī)與熱網(wǎng)循環(huán)水泵的對(duì)輪進(jìn)行找正檢查，經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，水泵與小汽輪機(jī)對(duì)輪的左、右張口均在汽輪機(jī)廠要求的安裝誤差范圍內(nèi)，而其上、下張口超出汽輪機(jī)廠要求的誤差范圍將近0.08 mm，導(dǎo)致水泵在小汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)速過程中產(chǎn)生振動(dòng)。

3.1.3管道安裝分析

針對(duì)#2，#3小汽輪機(jī)的排汽管道一直存在振動(dòng)的問題，在排除了設(shè)備安裝及管道設(shè)計(jì)因素后，經(jīng)過分析施工過程中排汽管道的安裝工序得知，施工現(xiàn)場(chǎng)先將排汽管道及其管道附件安裝完畢后，再完成排汽管道與小汽輪機(jī)法蘭接口的焊接，這增加了排汽管道對(duì)小汽輪機(jī)接口的應(yīng)力。小汽輪機(jī)屬于轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器相連的管道宜從設(shè)備側(cè)開始安裝。由于工序錯(cuò)誤，在小汽輪機(jī)投運(yùn)后，排汽管道對(duì)小汽輪機(jī)接口施加附加應(yīng)力，間接導(dǎo)致小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡。這也是在消除了小汽輪機(jī)和熱網(wǎng)循環(huán)水泵對(duì)中因素后，小汽輪機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象雖然減弱，但后軸承座處仍存在振動(dòng)的原因。

3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

在排查完設(shè)備和管道安裝方面原因后，根據(jù)小汽輪機(jī)軸封漏汽系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況來看，軸封漏汽一直存在漏汽不暢現(xiàn)象。小汽輪機(jī)軸封漏汽管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)為小汽輪機(jī)軸封漏汽至主機(jī)軸封漏汽母管，而供熱期間小汽輪機(jī)軸封漏汽壓力僅為0.1 MPa，小汽輪機(jī)軸封漏汽管道距離主機(jī)軸封漏汽母管接口長達(dá)50 m，使小汽輪機(jī)軸封漏汽管道沿途阻力增加，造成軸封漏汽無法按照原設(shè)計(jì)接入主機(jī)軸封漏汽母管。軸封漏汽不暢會(huì)造成小汽輪機(jī)軸承潤滑油工作環(huán)境的惡化，引起汽封齒和轉(zhuǎn)子摩擦，進(jìn)而造成小汽輪機(jī)振動(dòng)。

3.3管道支吊架設(shè)置分析

熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口管道布置如圖2所示。

從圖2可以看出，4個(gè)熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口管道離泵出口最近的支架編號(hào)分別為#20，#1100，#2100，#3100，且均為彈簧滑動(dòng)支架。緊跟著熱網(wǎng)循環(huán)水泵后面又設(shè)置了1個(gè)膨脹節(jié)，造成了從泵出口管道至熱網(wǎng)循環(huán)水母管這段管線的剛度不夠，尤其當(dāng)水泵的流量發(fā)生變化時(shí)，加劇了泵出口管道的振動(dòng)。

圖2　熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口管道布置

4　采取的措施

4.1設(shè)備和管道安裝的調(diào)整

(1)加固熱網(wǎng)循環(huán)水泵基礎(chǔ)，軸系對(duì)輪找正?，F(xiàn)場(chǎng)按照施工圖要求，對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水泵設(shè)備底座內(nèi)部空間重新灌滿混凝土，使水泵基礎(chǔ)能夠承受機(jī)組的靜荷載及熱網(wǎng)循環(huán)水泵工作時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)荷載。熱網(wǎng)循環(huán)水泵的基礎(chǔ)加固后，在小汽輪機(jī)試轉(zhuǎn)后對(duì)泵組對(duì)輪中心進(jìn)行復(fù)找及調(diào)整，嚴(yán)格按照汽輪機(jī)廠說明書對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行安裝，解決了由于對(duì)輪不對(duì)中帶來的振動(dòng)問題。

(2)重新安裝排汽管道。為了消除排汽管道對(duì)小汽輪機(jī)的附加荷載，滿足管道與設(shè)備無應(yīng)力配管的要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)排汽管道與小汽輪機(jī)接口進(jìn)行了重新切割，嚴(yán)格按照施工工序，預(yù)先在排汽管道上安裝好支吊架，排汽管道與小汽輪機(jī)接口安裝完畢后，檢查接口處的法蘭螺栓，確保在自由狀態(tài)下所有的螺栓都能從螺栓孔中順利通過，徹底消除了附加外力，降低了小汽輪機(jī)的振動(dòng)。

4.2對(duì)小輪機(jī)軸封系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)

為了使小汽輪機(jī)軸封漏汽能順利排出，經(jīng)重新設(shè)計(jì)，增加射汽抽汽器，抽取一部分小汽輪機(jī)進(jìn)汽蒸汽作為工作蒸汽使射汽抽汽器形成微負(fù)壓，抽吸軸封漏汽，工作蒸汽和軸封漏汽在混合室混合后經(jīng)過擴(kuò)壓管，使出口獲得一定壓力的蒸汽。混合蒸汽經(jīng)過射汽抽汽器后排入小汽輪機(jī)排汽管道(逆止閥后)，最終進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器。該系統(tǒng)解決了軸封漏汽問題，使小汽輪機(jī)的軸承工作環(huán)境恢復(fù)正常，在一定程度上減少小汽輪機(jī)振動(dòng)。

4.3管道支吊架調(diào)整

由于熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口管道布置剛度不夠，并且熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口蝶閥前的第1個(gè)支架為彈簧支架，導(dǎo)致整個(gè)管系把熱網(wǎng)加熱器接口(相當(dāng)于固定點(diǎn))推力傳遞到了閥前管道上，造成了泵出口管道的振動(dòng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)情況、管道靜態(tài)應(yīng)力分析計(jì)算和支吊架檢查結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)將#20，#1100，#2100，#3100彈簧支架改為剛性支架。措施實(shí)施后，泵出口管道振動(dòng)明顯減輕。

5　結(jié)束語

通過采取以上處理措施，汽動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵和小汽輪機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，消除了自供熱改造投運(yùn)以來存在的設(shè)備、熱網(wǎng)循環(huán)水出口管道及進(jìn)、排汽管道振動(dòng)現(xiàn)象，確保了供熱機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，供熱穩(wěn)定，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)存在類似問題的機(jī)組具有一定的參考、借鑒價(jià)值。

(本文責(zé)編：弋洋)

2016-03-24；

2016-05-24

TK 268

B

1674-1951(2016)06-0047-02

李娜(1982—)，女，河南濮陽人，工程師，工學(xué)碩士，主要從事火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)與研究方面的工作(E-mail:lin@hdmdi.com)。