可门电厂2A汽动给水泵振动故障的分析和处理.pdf

第 5 3卷 第 3期 2 0 1 1年 6月 汽轮机技术 TURBI NE T ECHNOLOGY Vo 1 5 3 No 3 f u n 2 0l l 可 门电厂 2 A汽动给水泵振 动故 障的分析和处理 周 金 顺 ( 福建华电可门发 电有限公 司， 福州 3 5 0 5 1 2 ) 摘要 ： 可 门电厂 2 A汽动给水泵在运行过程 中发生 了周期性突振的故障。通过对给水泵振动的测 试和分析 ， 得出可 门电厂 2号机 2 A汽动 给水泵振 动大 的原 因。并针对该振动 ， 提出了有效的解 决方法。 关键词 ： 汽动给水泵 ； 振动 ； 油膜涡动 ； 自激振 动 分类号 ： T K 2 6 7 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 1 - 5 8 8 4 ( 2 0 1 1 0 3 - 0 2 2 5 -02 An a l y s i s a n d T r e a t me n t o f V i b r a t i o n F a u l t i n 2 A T u r b i n e d r i v e n F e e d Wa t e r P u mp f r o m Ke me n P o we r P l a n t I Z H O U J i n s h u n ( H u a d i a n V u j i a n K e m e n P o w e r C o r p o r a t i o n L i m i t e d ， F u z h o u 3 5 0 5 1 2 ， C h i n a ) Abs t r a c t： A c y cl i c a l a br up t v i b r a t i o n f a u l t o cc ur r e d d u rin g 2 A t u r b i n e d r i v e n f e e d wa t e r p ump f r o m k e me n p o we r p l a n t r u n ni n gBa s e d o n t he f e e d wa t e r pu mp v i b r a t i o n t e s t i n g a nd a n aly s i s， t h i s p a p e r c o me t o t he r e a s o n o f t ur b i n e d r i v e n f e e d w a t e r p u mp v i b r a t i o n An d f o r t h e v i b r a t i o n，w e ma d e e f f e c t i v e s o l u t i o n Ke y wo r d s ： t u r b i n e - d r i v e n f b e d wa t e r p u m p； v i b r a t i o n； o i l wh i r l ； s e l f - e x c i t e d v i b r a t i o n 0 前言 福建华电可门发电有限公 司成 立于 2 0 0 3年 9月 1 8日， 目前拥有 4台 6 0 0 M W 超临界燃 煤发 电机组 。2号机组 配备 两台5 0 容量的汽动给水泵。2 A汽动给水泵系英国 WE L L 公司生产的 F K 4 E 3 9 S型泵， 该泵支撑形式为： 多油楔径向轴 承 + 可倾瓦推力轴承 ， 轴承形式为椭 圆滑动轴承 +推 力滚子 轴； 具体为 ： 传动端轴承是径向滑动轴承， 自由端轴承是径向 滑动轴承 +自位 瓦块式推 力轴 承。每个轴 承的润 滑油 由汽 来自冷凝水泵的凝结水在压力受控状态下， 注入密封腔室 中。汽泵最大转速 5 8 9 0 r mi n ， 其 一 阶临界转 速不低 于最 大工作转速1 2 5 ； 驱动 汽动给水 泵 的小汽轮机 为杭 州汽 轮 机股份有限公司生产的型号 N K 6 3 7 1 、 变转速、 变参数、 单 缸 、 单轴 、 多级 、 反动式 ； 四级叶轮 ， 水平 、 简体式 ， 一阶临界转 速7 O 0 0 r m i n 。小汽轮机和汽动泵之间用半挠性齿轮联轴 器来传递动力。 1 给水泵技术参数 轮机的润滑油系统提供 。给水泵 的轴端密封采 用迷宫密封 ， 给水泵主要技术参数见表 1 。 表 1 给水泵技 术参数 2 2 A汽动给水泵运行中故障现象 2 A汽泵后轴 承振动 自投产 以来 一直较其 它 3台泵 同位 置大 ， 轴振动达到0 0 5 m m0 0 7 5 mm， 且 明显与机 组负荷 高 低趋势相一致 ( 其它瓦仅在o Q 4 mm以下 ) 。7月初该 泵后轴 承振动达到0 1 2 ram以上 ， 停 泵检查发 现其 自由端挡 油环 断 裂成数段 ， 更换新挡油环后 ， 其 振动值有好转 ， 基本 上在0 0 6 m m 以下 ， 但 出现 周期 性 ( 1 5 h ) 突振 现象 ， 其振 动 峰值 达到 0 1 l mm一 0 1 5 5 m m 间。具 体 为 ： 机组 负荷 6 0 0 M W 时 ， 泵转 速在5 6 2 0 r m i n一 5 7 0 0 r m i n间时 ， 约 1 5 h 周期性 出现后轴承 振动从正常运行值突增至0 1 1 m l t l 0 t 5 5 m m， 同轴系其 它点 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 2 - 0 7 作者简介： 周金顺 ( 1 9 7 5 ) ， 男 ， 工程 师， 现任福建华电可门发电有 限公 司设备维修部副主任。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 6 汽轮机技术 第 5 3卷 振动相应不同程度增大， 维持时间在 l s至数十秒间不等后 ， 未经任何现场操作其振动值又降至正常水平。 3 振动测试及分析 3 1 测试仪器 该汽动给水 泵组 的实时振 动监 测设 备采 用美 国 B e n t l y 公司生产的 2 0 8一P振动采集系统， 由配套软件 A D R E f o r w i n d o w s 进行振动数据的采集和分析。振动监测信号取 自在 线 安装 的 E p r o 公司 6 I 1 0模块缓 冲输 出， 键相信号取 自E T S I 监测 系统 ， 通过 同轴电缆和 2 0 8一P振动采集 系统连接。 3 2 测试过程及结果 2 0 0 7年 7月 1 8日， 机组满负荷运行时， 将振动测试仪器 接入在线监测系统 ， 开始进行数据采集。2 0 0 7年 7月 1 9日 9 ： 3 0左右 ， 2 A汽动给水泵前后 轴振开始 出现异动攀升 ， 最 高 达 1 5 1 I x m， 在经历 4 0 s 后 ， 振动恢复正常。具体数据见图 l 和表 2所示 。 ： P OI N T： BR G 3 xa 矿L ef t DI RE cT 3O 7R l i c r omPP P OI N T： BR G 3 v3 口q DI REC T I 9 7ml c r om P P P O I N T ： B R G3 X L 3 o L e f t 1 xU N C O p I 7 日 I c r o P D 3 7 6 P OI h i T ： B R G 3 Y 3 晰t i xU N C O MP 1 0 4 r r c mmP P 1 8 r ； M A C H I N E ： 8 F P 1 9 J U 7 M A C H I N E ： 8 F P 1 9 J U L 2 0 B 7 ： F r O m I 9 JUL k0 7 0 0 ： 4 1 5 5T o1 9 J UL 2 0 07 0 9 ： 4 6 ： 4 6 4 st a r t up 0 8： 4 1 5 0 g r 帅I 9 JUL 2 0 0 7 0 0：42 ： I 5 5T o1 9 J UL 2 e 07 0 9 ： 4 6 ： 4 6 4 S br 岫o 6 ： 4 2 ： 1 5 0 1 9 JUL 2 0 0 7 l 9 JUL 2 0 0 7 I 9 J UL 20 0 7 I 9 JUL 2 0 0 7 l 9J UL 2 O O l 1 9 JU L2 0 0 7 ： 卯 0 1 0 0 9：3 0 蚰 ： 5 0 0 0 09 ： 3 0 1 l I 【 I l I l I I l l _： j ； 一 。一 一 j言 3 5 CE ： - F 0 - 一 4 0 ：I _ 一 I I一 i 高 兰 = = 需 1 0 l I 0 - 0 t 山 L ；： S 。 0 。 0 ： 【 5 0 。 。 0 9 I ： 1 0 。 l 。 0 9 ： I 3 0 r 。 t 9J uL 2 7 - 9 T J I M UL E 2 0 2 0 7 n s l 9 Ju L2 O O 7 ， ， ，盅 。 ， TI ME ： 2 “InsI d h t P OI NT： DR B4 X 3 旷L ef t D I RE CT 6 4l c r 0 P P P OI N T： BR G 4 Y 3 旷啦 MDl ftEC T 9 01 T r 0mpp P O I R T ： B R G4 X L S 0 竹 洲 M P 3 6 6 T 口mp 4 ； P O t N T ： B R G 4 Y L a o 瑚 T xu N C O M P 5 aD m咖 m印 f 5 MAC ftl NE： BF P 9J uL 2 0 0 7 M-CH l H E BF P l 9J UL 2 帅 7 F r om I 9 JU L 20 0 70 8 ： 4 2 ： I 5 5T Ot g J U 0 0 7 0 9 ： t 4 6 0 s 伽 伸 ： I 1 5 0 ff ore1 q Ju L2 o o T o 8 ： 9 2： 1 5 5T o1 g J U 0 0 709 ： 4 6 ： 4 6 4 S t a r t up 0 8： 4 2 ： - D 1 9 JU L 删7 1 9 JU L 20 0 7 1 9 5 u1 2 0 07 I g J UL 2O 0 7 l g J OL 20 0 7 f 9 J UL 2 0 01 08 ； 5 0 0 9： 1 0 帕渤 0 8： 5 0 0 9： 1 0 0 9 ： 30 、 l l ( l J Ji j J I J JI 1 J Ii lf )I If ) ff ， l J j ； 臻 毛 - ； ， t ： ： 1 ； ： 。 ； 卅 一 ； l ： - ： ” 0 0 十 1 ： 5 01 _ T _ 1 _ 0 9 ： 1 0 。 _ 0 9 ： 3 1 _ 0 T 1 1 _ = 2 m ： I l ： i j 如 毒 L _。 。 一 j ： 。 。 0T 0 ： 5 0 f 0 9 ： 1 0 0 9： J 3 0 。 r一” L 2 o 0 ； s 蛐 “ L 2 o o l q J u L z 0 盯 1 9 J HU EL 2 20 0 胁7 s 肌舢L 2 O 0 7 图 l 2 A汽动给水泵前后轴承轴振趋势图 表 2 2 A汽动给水泵振 动稳定和异常时数值 3 3 测试结 果分析 从图1可以看出， 2 A汽动给水泵前后轴振在出现异动 情况前均较小 ， 在 出现异常突 升时 ， 前 后瓦轴 振同 时出现急 剧攀升， 但维持时间较短， 此时， 机组带6 0 0 MW负荷运行， 2 A 汽动给水泵转速为5 7 4 9 r m i n ， 查看 D C S历史趋势曲线， 2 A 汽动给水泵曾在转速5 6 5 3 r ra i n一 5 6 8 3 r ra i n时出现振动异 常。因此 ， 基 本可以排除 2 A汽动给水泵振动测量系统问题。 进一步分 析异 动时 的振动 频谱 ( 见 图 2 ) ， 可 以看 出主 要 以 0 4 x倍频分 量出现 了大 幅的攀升 ， 而基频分量基 本保持不 变， 据此 可以初步断定 轴 瓦出现 了油膜 涡动 的 自激振 动， 但 该油膜涡动在 目前情 况下 尚能收敛。确定该 振动为轴 承 自 激振动 ， 主要基于轴承 自激振动的以下特征 ： ( 1 ) 频率： 自激振动的频率主要是低频成份； 包括半速涡 动和油膜振荡。半速涡动是在转子的一阶临界转速高于工 作转速的 1 2时发生的。2 A汽泵最大转速5 8 9 0 r ra i n ， 其 一 阶临界转速大 于7 O 0 0 r m i n ， 发生 异常的转速在5 6 5 3 r m i n 5 6 8 3 r m i n ， 符合半速涡动的要求。 ( 2 ) 振动的突发性 ： 一旦失稳 ， 振 动突然增大。在升速或 l 暑 1 - _ 一 ： ： _ _ ： ： 一 ： ： ： ， ， - ： ： ： ： - 。 l ： ： 倍频 图 2 2 A汽动给水泵 自由端 1 ， 方向轴振异动时频谱图 者稳定运行的时候都可 以出现。从 2 A汽 动给水泵 振动图趋 势 中看到其振 动具有突发性 ， 并在 6 0 0 MW 负荷稳定时产生 。 ( 3 ) 与负荷无关： 轴承失稳引起的， 与轴承的工作参数有 关， 与负荷无关。 ( 4 ) 异音： 出现半速涡动的时候， 轴瓦剧烈抖动， 伴随“ 沉 闷” 的声 音。 - 4 处理方法 引起 自激振动的原因有轴颈扰动过大和轴瓦稳定性差 等 ， 处理方式主要是从 增加轴承 比压 ( 轴承 比压 是指轴 瓦单 位工作面积上所承受的载荷 ) 人手 。其常用的措施包括 ： ( 下转第 2 2 9页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 孙为民等 ： 3 0 0 MW 机组热耗偏离设计值原因分析及处理 2 2 9 高压缸效率降低了4 6 ， 按美国 A S MEP T C 6 S R E P 0 R T 汽轮机例行试验简化方法 计算方法得到 ， 高压 缸效率降低l ， 热耗上y + o 1 7 8 2 ， 由于高压缸效率下降了 5 3 7 ， 热耗增加7 5 6 1 k J ( k W h ) 。由于试验参 数的不完 整 ， 现只能估算 ， 低压缸效率均有不 同程度 降低 ， 若取 中压缸 效率 降低 了4 ， 经 计算 中压 缸 热耗 增 J 1 4 5 5 10 ( k W h ) ( 中压缸效率下降1 ， 热耗增加0 1 4 4 ) ， 低压缸效率降低 1 2 ， 热耗增1 J 1 1 4 7 4 1 0 ( k W h ) ( 低压缸效率下降1 ， 热 耗增加O 1 4 4 ) 。 1 5系统漏汽 的影响 系统的不明漏率 为0 2 8 ， 严重 影响 机组 经济性 ， 具体 内漏阀 门见表 4 。 1 6 其它情况 国产引进型机组的试验热耗率比设计热耗率普遍大很 多， 一般试验与设计热耗率相差2 2 1 2 10 ( k W h )一6 1 6 2 10 ( k W h ) ” ， 而进口同类型机组试验热耗率与设计或修 正后的热耗率则十分接近 _ 2 J ， 相 比之下 ， 说 明国产 引进 型机 组热力系统和设备不尽完善。 2 解决方案 根据以上分析 结果 ， 整理出以下针对性方案 ： ( 1 ) 利用本次 B级检修的机会， 对 1号机组本体揭缸检 修处理。 对汽封间隙进行检查及调整； 对上下缸水平结合面检查是否有漏气 冲刷痕迹 ； 对 调节级 叶片进行检查 ， 由于调节级 叶片处于 主蒸 汽 进入汽轮 机的第一 级 ， 工作条 件恶 劣 ， 很 容易 受到蒸 汽 中携 带的固体粒子的侵蚀， 导致调节级喷嘴叶片损伤 ， 当调节级 叶片损伤到一定程度， 对调节级的通流效率影响较大 ； 对 所发现的 内漏 阀 门进行 研磨 更换 ， 减少漏 率 ， 降低 热耗 。 ( 2 ) 稳定运行及 时调节 在运行方式及调整上， 应做到勤调 、 细调使主再热蒸汽 温度 ， 主再 热蒸汽压 力 ， 真空 ， 过再热器 减温水 ， 各加热 器水 位等参数不要偏离设计值 ； 并且在机组运行稳定达到要求 后， 及时切换单阀为顺序阀运行方式 。 ( 3 ) 联系汽轮机制造厂家咨询相关问题 ， 借鉴同类型机 组 电厂成功经验 ， 以制定整 改优化方案 。 3 结束语 由该厂 1号机组 的热力试 验可以看出 ， 影 响机 组热耗 的 因素有很多： 运行参数、 运行方式 、 修正曲线、 汽水品质、 热力 系统漏汽量、 设计本身及测量数据的不确定等这些都对热耗 有着很大的影响。 因此， 不仅要精心运行机组， 更要及时消除机组缺陷， 优 化系统， 有这两条线人手， 从根本上解决热耗问题。 参 考 文 献 1 云曦 ， 阎维平火电厂汽轮机组影响热耗率计算的因素 J ， 东北电力技术 ， 2 0 0 7， 2 8 ( 3 ) ： 1 51 8 2 刘志真 机组热经济性分析 J 山东大学学报， 2 0 0 3 ， 3 8 ( 4 ) ： 1 0 2 1 0 6 3 王平子 汽轮机的热力性能试验 J 东方汽轮机， 1 9 9 8 ， ( 3 ) ： 1 6 2 7 4 霍朋 ， 李 千军汽轮机 热力试验 的节能诊断与 分析 J 广 东科技 ，2 0 0 7， 1 7 4( 1 1 ) ： l一 4 ( 上接第2 2 6页) ( 1 ) 提高润滑油温度。大机组4 0 4 8 o C； ( 2 ) 调 整中心。目的是提高承载 ； ( 3 ) 调整问隙。具体来说： 缩小顶隙， 增加侧隙； ( 4 ) 增大轴瓦单位面积上的载荷， 减小轴瓦的长度。 对于 2 A汽动给水泵来说 ， 轴振较为正常 ， 故 可以排除轴 颈扰 动过大 的因素 。因此 ， 消除油膜 涡动可 以从解 决轴瓦稳 定性 着手 。 运行 中采取 的措施包括 ： ( 1 ) 改变润滑油温， 运行中把润滑油温升至运行高限 ( 4 4 4 5 ) ； ( 2 ) 降低润滑油压 ， 因润滑油压与小汽机共用 ， 为防小机 润滑油压下降导致小机推力轴承及径 向瓦油 温升高 ， 现场 只 能采取停泵在 2 A汽泵后 轴承润滑油进 口加 一节流孑 L 板 ； 停泵后， 经过解体检查 ， 发现振动异常原因应为轴径与 轴瓦轴 向接触不足所致。因此采取以下措施 ： ( 1 ) 调 整 轴 瓦 顶 隙 ， 将 轴 瓦 顶 隙 减 少 至 轴 颈 直 径 的 01 2一01 5 ； ( 2 ) 在减小轴瓦顶 隙的同时 ， 刮大 两侧 间隙至上 限。保 证后轴承瓦顶隙处于标准值下限， 适当增大后轴承侧隙； ( 3 ) 上 瓦紧力增大 至 4 0 1 m 5 0 l m。 通过 以上措施 ， 此 次振 动得 到了很好地解 决。停泵 后的 现象也验证 了本次振动 的产生来 自于 自激振动 ( 主要 由半速 涡动 ) 。 5 结论 ( 1 ) 通过测试分析轴瓦振动， 得出可门电厂 2号机 2 A汽 动给水泵振动大是由于出现了油膜涡动； ( 2 ) 引起 2 A汽动给水泵 自激振 动原 因应 为轴径与 轴瓦 轴 向接触不足 ； ( 3 ) 解决 2 A汽动 给水泵 自激振 动 的方法主 要有 ： 1 ) 改 变润滑油温； 2 ) 降低润滑油压； 3 ) 减小轴瓦顶隙、 适当增大后 轴承侧隙 、 增大上 瓦紧力等 ； 通过 以上 处理 ， 2 A汽 动给水泵 振动问题得到 了有效解决 。 可 门电厂对该类 型泵 的分析和处 理方式对 同类型机组 也具有积极的借鉴意义。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m