330MW机组给水泵汽轮机振动分析及对策.pdf

第 3 5卷 第 2期 2 0 1 3年 2月 华 电技 术 Hu a d i a n T e c h no l o g y V0 1 ． 3 5 No． 2 Fe b． 2 01 3 3 3 0 MW 机组给水泵汽轮机振动分析及对策 王滨 ， 朱宝森 ， 赵毓胜 ， 彭德军 ( 1 ． 华电潍坊发电有限公司， 山东 潍坊2 6 1 2 0 4； 2 ． 青岛科技大学 ， 山东 青岛2 6 6 042 ) 摘要： 某发电公司 3 3 0M W机组给水泵汽轮机出现突发振动， 对振动原因进行了分析， 采取相应的处理措施后， 有效解 决了给水泵汽轮机的振动问题。 关键词： 给水泵汽轮机； 活动式联轴器； 激振力； 连接刚度 中图分类号 ： O 3 2 4 ： T K 2 6 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 4—1 9 5 1 ( 2 0 1 3 ) 0 2— 0 0 0 4—0 2 1 给水泵汽轮机概况 某发电公司 3 3 0 MW 汽轮机配置 1台 1 0 0 ％容 量的汽动给水泵 和 1台 5 0 ％ 容量 的电动给水泵 。 汽动给水泵 为 8 0 C H T A ／ 4型筒式 多 级离 心泵 ， 由 1 0 0 ％容量的单轴 、 单缸 、 新汽内切换 、 凝汽式给水泵 汽轮 机直 接 驱 动。给 水泵 汽 轮机 的额定 转 速 为 5 4 0 0 r ／ m i n ， 一阶临界转速为 2 5 4 5 r ／ m i n ， 二阶临界 转速为1 1 7 2 1 r ／ m in ， 运行转速范围为 3 1 0 0— 5 9 0 0 r ／mi no 给水泵汽轮机 和汽泵用活动式齿形联轴器连 接 。支撑给水泵汽轮机 的 1 ， 2轴承主要 由5块可 倾瓦组成 ， 安装在给水泵汽轮机下缸上。汽动给水 泵组轴系形式如图 1 所示。 轴承 轴承 凸 △ 署 图 1 汽动 给水泵组轴 系 2 给水泵汽轮机出现的振动情况 2 0 0 9年 6月 3 E t ， 机组负荷为 2 6 1 ． 9 MW， 给水 泵汽轮机转速为 48 8 8 r ／ m i n ， 给水泵汽轮机 2轴承 向轴振 由7 1 ． 2 I x m瞬间突增到 9 O ． 7 m， 3 m i n后 下降至6 5 m 。同时， 1 轴振也发生了相应变化， 其 向轴振最大达 7 1 ． 2 m。类似现象在此后 1个 多月 内又多次出现， 具体情况见表 1 。 从表 1可以看出 ， 给水泵汽轮机 的轴振与负荷 变化有关 ， 在负荷突升和突降的过程 中， 表现特别明 显。 2轴承 X向轴振频谱图如图 2所示。 图2 2轴承 向轴振频谱图 3 振动原 因分析及处理 3 ． 1 振动原因分析 通过现场测振 ， 给水泵汽轮机 1 ， 2瓦的盖振 ( 水平 、 垂直、 轴 向 3个方 向) 并不大， 只有 2瓦水 平方向的盖振为 6 2 tx m， 其余都在 1 5 m以内， 油温 表 1 给水泵汽轮机 1 ， 2轴承突振时 的振动值 ( 2 0 0 9 J 收稿日期： 2 0 1 1— 0 2—2 3 ； 修回日期 ： 2 0 1 2—1 1 — 0 8 正常。汽动 给水泵 3轴瓦盖振水平方 向最大 ， 为 4 9 t x m， 汽动给水泵的瓦振 ( 3 ， 4轴承 )超过 了给 第 2期 王滨， 等 ： 3 3 0MW 机组给水泵汽轮机振动分析及对策 ‘ 5 水泵汽轮机的瓦振( 1 ， 2 轴承) ， 且振动频谱以 1 倍频振动为主( 如图2所示) 。在水平结合面上距 离差为 1 0 0 m m处 ， 对基础轴承座连接刚度进行了检 测， 差别振动为 2 m， 作者认为振动主要是由转子 转动不平衡引起的。 3 ． 2 第 1次处理 2 0 0 9年 1 0月 1日， 机组在低负荷期间， 对汽动 给水泵进行了检修。在拆卸过程中， 作者发现汽动 给水泵转子有 明显 的磨损痕迹 ， 磨损点在驱动端机 械密封的冷却 室， 泵体 口环 处有严重 的磨损 现象。 汽动给水泵平衡盘处的支持环整圈有严重的不均匀 冲蚀现象 ， 整个支持环最薄处轴 向仅剩 2 ． 5 mm。因 磨损严重 ， 将原芯包整个更换 。1 O月 4 E t 开机后 ， 瓦振测量正常。分析并总结振动的具体原因有以下 2个方面 ： ( 1 ) 由于 口环 间隙不均匀 变大， 造成水泵转子 转动精度降低 ； 再加上转子碰磨 引起水泵支撑 刚度 变化 ， 从而引起临界转速的变化。 ( 2 ) 由于水泵平衡盘支持环 冲蚀 ， 造成泵运转 质量的不平衡 ， 它所引起的振动 随水泵支持环冲蚀 程度而增大 ， 造成水泵转子振动 随转速和时间缓慢 增大。 3 ． 3 振动出现的新情况及原 因分析 2 0 0 9年 l 0月 6日， 2轴承轴振再次增大 ， 最大 轴振为 7 4 m。1 0月 7日， 轴振达到报警值 7 5 m， 盖振也达到 1 0 0 tx m， 根据盖振 大于轴 振 的实际情 况 ， 可判断出轴承座部分出现共振且振动呈明显的 沿联轴器增加的迹象。从该瓦振、 轴振测量信号的 频谱分析表明 ， 其振动 以 1 频为主， 查 阅复装 时的 中心数据为泵高 0 ． 0 1 5 m m， 上扒 口为 0 ． 0 1 0 m m， 泵 偏电侧 0 ． 0 4 5 mm， 中心正 常。随后检查 了 2轴承 的温度和进、 回油温度， 轴温较修前下降， 2 瓦的载 荷明显过低 。通过现场测温 ， 发现汽动给水泵地脚 螺丝基础处温度偏高， 达到 1 0 0 oC 左右， 而给水泵汽 轮机 2轴 承基础处温度 为环境温度 ， 两者相差 达 7 0 ℃ 左右。综合振动频谱 、 中心和瓦温数据 ， 作 者 分析认为， 该振动是 由激振力引起 的， 其原 因是 ： 由 于给水泵汽轮机和泵体 的基础框架受热不均引起的 热 、 冷态膨胀差异 ， 造成热态时转子 中心不正 ， 导致 轴承振动再次增大。 3 ． 4 第 2次处理 2 0 0 9年 1 0月 7日， 对汽动给水泵组进行 了第 2 次处理。拆卸联轴器重新复 中心时 ， 考虑到热态泵 转子和给水泵汽轮机转子 的温差 ， 将水泵中心下落 了0 ． 6 5 m m， 最后的中心结果为泵高 0 ． 1 0 0 mm， 泵偏 东 0 ． 0 9 0 m m， 下扒 口0 ． 0 6 5 m m， 东扒 口0 ． 0 3 0 m m。 重新启动后， 给水泵汽轮机轴振由修前的 7 0 m下降到 3 8 m的正常水平 ， 但 2瓦盖振仍然很 大， 转 速 在 低 于 4 3 0 0 r ／ mi n时 振 动 正 常， 高 于 5 1 0 0 r ／ mi n时 2瓦水平盖振在 1 0 0 m左 右 ， 联轴 器处水平盖振最大为 1 3 8 m， 给水泵汽轮机排汽缸 水平结合面的振动也明显增大 ， l O月 1 6日， 最大达 到 2 2 7 m。在 1 O月 1 6日测量 的给水泵汽轮机 2 瓦水平盖振动的频谱图如图 3所示。 吕 罂 蜷 图 3 2瓦水平盖振动频谱图 3 ． 5 第 3次处理 2 0 0 9年 1 0月 1 7 日， 给水泵 汽轮机停 止后 ， 作 者认真检查了中心 、 转子弯曲、 联轴器的情况。 解体联轴器， 复测中心情况为泵高 0 ． 1 0 0 m m， 泵偏东 0 ． 0 1 0 mm， 下扒 口0 ． 0 6 5 m m， 西扒 口 0 ． 0 0 5 m m， 该中心完全符合要求。继续调整中心的意义已 经不大。分析了振动频谱图没有明显的低阶谐波分 量且振 幅没有 明显 的波动 现象 ， 可 以排 除动 、 静 碰磨 。 2 0 0 9年 l O月 1 7 E t 晚 ， 空试 给水 泵汽轮机 ， 在 给水泵汽轮机降负荷解列过临界转速的过程 中， 没 有检测到振动异常增大的问题 ， 据此可排除汽轮机 转子发生热弯曲的可能。 检查活动式联轴器 ， 发现机侧共有 总齿数 1 ／ 3 的齿牙磨损。由于处理时间紧迫 ， 给水泵汽轮机联 轴器无备品 ， 经测量发现， 该联轴器两端尺寸完全对 称。该公司决定将该联轴器倒置使用 ， 这样 ， 可 以暂 时用非工作面代替磨损的工作面。相当于减少 了磨 损间隙增大了非工作 间隙 ， 减少了联轴器的径向不 均匀滑移， 可降低振动的激振力。 联轴器连接后 ， 重新启动汽动给水泵组 ， 测量给 水泵汽轮机、 给水泵轴振均小于3 0 m， 随后进行了 一 段时间的连续观测 ， 发现 1 ， 2轴承的瓦振、 轴 振均小于 3 0 m， 振动均在正常值范围内。由此确 定联轴器齿牙磨损是造成给水泵汽轮机 2瓦盖振 增大的主要原因。 ( 下转第 8页) 8 华 电技 术 第3 5卷 表 1 4 C一7 C电源相关 I ／ O测点变动情况 3 结束语 作者简介 ： 通过对给粉机 电源失去导致锅炉 M F T事件的 姚秀娟( 1 9 7 7 一) ， 女， 山东巨野人， 高级工程师， 从事热 分析， 提出了给粉机控制的改进方案， 该方案实施后 工自 动控制系统维护和检修方面的工作( E - m a i l ： th 3 1 1 3 @ 效果 良好 ， 未再出现类似事故。目前 ， 该控制方案 已 1 6 3 ． t o m ) 。 经在该厂其他同类型机组中推广应用 。 赵连莉( 1 9 7 7 一) ， 女， 山东枣庄人， 助理工程师， 从事机 ( 本文责编 ： 白银雷) 组运行调试及参数调整方面的工作。 ( 上接 第 5页) 4 结束语 活动式联轴器在中心偏差很小时会起到一定 的 补偿作用 ， 但在传递扭矩的长期运行中会引起活动部 件的磨损 ， 特别是在联轴器两端存在差别振动时更会 加剧磨损 ， 因而会引起轴承振动增大。通过上面的调 整可以看出， 在第 1 次调整 中， 由于机泵两侧 的振动 差别较大， 联轴器已经产生了很大的磨损， 具体反映 在2 0 0 9年6 _7 月检测到的机组升、 降负荷过程中的 振动突升， 其原因为当齿牙磨损后， 齿间和齿顶的间 隙增大旋转齿轮偏向一侧， 产生偏心而引起的不平衡 力， 加剧了给水泵汽轮机振动增大。在第 2次调整 后， 振动沿联轴器明显增大的迹象已经表明， 活动式 联轴器内齿轮的齿顶和齿间隙已经很大， 现场靠近联 轴器侧有明显的噪音， 该活动式联轴器已经成为转子 1 增大的激振源。因为它是 由质量偏心所引起的振 动， 所以， 它的频谱特征也以1 为主。 在2 0 0 9年 1 1 月的机组小修中， 更换了已磨损 的联轴器 ， 使问题得到 了彻底解决 ， 同时 ， 对采用相 同类型的联轴器也进行了检查， 加强了状态检修。 此次汽动给水泵组振动的处理， 过程虽波折但最后 获得了满意的效果 ， 其经验可供其他电厂处理同类 型汽动给水泵组相似故障时参考 。 参考文献： [ 1 ] 施维新． 汽轮发电机组振动及事故[ M] ． 北京 ： 中国电力 出版社， 2 0 0 8 ． [ 2 ] 陆颂元． 汽轮发电机组振动[ M] ． 北京： 中国电力出版 社 ， 2 0 0 0 ． ( 本文责编： 王书平) 作者简介： 王滨( 1 9 7 8 一) ， 男， 山东潍坊人， 工程师， 在读硕士研究 生， 从事火电厂集控运行方面的工作 ( E — m a i l ：w f w b一1 1 0 @ 1 6 3 ． c o rn) 。