超临界机组汽动给水泵振动原因分析及处理措施.pdf

第 3 2卷 第 4期 2 0 1 0年 4月 华 宅擞 苯 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 3 2 No ． 4 Ap r ． 2 01 0 超 临界机组汽动给水 泵振 动原 因分析及处理措 施 朱宝森 ( 华电潍坊发电有限公司， 山东 潍坊2 6 1 2 0 4 ) 摘要： 汽动给水泵在试运行阶段， 轴瓦出现突振现象， 运行一段时间后 ， 突振的次数增多， 振动幅值增大， 持续时间增 长。对振动故障诊断分析后 ， 认为存在明显低频振动分量， 判断给水泵轴瓦存在故障。对轴瓦进行了处理后， 轴瓦突振 减小至报警值以下， 突振现象明显减少或基本消失。 关键词： 给水泵； 轴承； 突振； 油膜涡动； 顶隙 中图分类号 ： T K 2 2 3 ． 5 文献标 志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 4—1 9 5 1 ( 2 0 1 0 ) 0 4— 0 0 1 4— 0 2 1 汽动给水泵概 况 某厂 1台超临界 6 7 0 MW 机组配套 2台( 以下 称为 A， B ) 5 0 ％容量汽动给水泵 ( 以下简称汽泵 ) 。 配套汽轮机形式为单缸、 单流 、 冲动式纯凝机组 ， 最 大功率为 1 3 ． 5 MW， 运行转速为 2 8 0 0～ 6 0 0 0 r ／ rai n 。 A， B汽泵型号为 F K 4 E 3 9一S C， 四级 卧式 、 简体 芯包结构 ， 额定转速为 5 8 6 5 r ／ rai n ， 轴端密封型式为 迷宫密封。汽轮机和汽泵之 间由齿形联轴器联接 。 1 、 2轴承均为可倾 瓦轴承， 3、 4轴 承为 圆筒形 轴承。每个轴承安装有 2个倾斜 4 5 。 的 ， l ， 方 向速 度探头 ， 用来测量轴振。汽泵组轴系形式如图 1 所示。 图 1 汽 泵组轴 系图 2 振动情况 2 0 0 6年 8月 1 5日， A汽泵 4轴承 出现振动突 振 ， 随后 3 、 2 、 1轴承也出现了同样的振动突振 ， 但幅值较小。 A汽泵 4轴承 向振动 由 2 3 m瞬间跳变到 1 0 E m， 立即恢 复到 2 5 m的轴振水平。表 1为 A 汽泵 4轴承发生突振时所测的瓦振及轴振值 ， 由于 轴振动的突发性 ， 在测量时无法捕捉到振动突升时 的轴瓦振动。 2 0 0 7年 1月 1 6日， B汽泵 4轴承 l ， 向轴振 出 现瞬间突振现象， 然后， 瞬问降低到4 0 m。表2为 B汽泵 4轴承发生突振时所测的瓦振及轴振值 。 A， B 汽 泵在转 速为 5 6 5 0～ 5 7 0 0 r ／ m i n之 间频 收稿 日期 ： 2 0 0 9— 0 7— 0 8 表 1 A汽泵 4轴承轴振发生 突振时的振动幅值 类别 幅值／ m 4轴承轴振( 方 向) 4轴承轴振( 1 ， 方 向) 瓦振垂直 瓦振水平 瓦振轴 向 2 3 —1 0 2 1 5 ～8 7 2 0 3 0 1 5 2 2 表 2 B汽泵 4轴承轴振发生 突振时的振动幅值 类别 幅值／ m 4轴承轴振( 方 向) 4轴承轴振( y方向 ) 瓦振垂直 瓦振水平 瓦振轴 向 2 6 ～1 1 4 3 0 ～1 1 0 l 8 3 0 1 8—3 6 。繁出现轴振突振现象 ， 以 4轴承轴振突振现象最为 明显 ， 振动发生前 、 后轴承瓦温 和汽泵转速变化很 小 ， 振动持续时问很短 轴系 中的 1～ 3轴承也存 在相同的振动突升现象， 但突振增加的幅值较小， 一 般为 1 0～l 5 m， A， B泵振动现象一致。 2 0 0 7年 9月 8日， B汽泵转速在 4 8 0 0～4 9 0 0 r ／ rai n时 ， 4轴承 l ， 向轴振 出现突变 ， 突变频率加 大， 运行 2 d 后 ， 突振现象消失。 3 初步检查分析 针对 A， B汽泵轴振出现突振问题 ， 该厂召开多 次专题讨论会 ， 先后采取提高油温和降低转速等方 法进行干预 ， 但效果均不明显 。厂方技术人员认为 ， 2台汽泵芯包 为进 口英 国 WE I R公 司芯包 ， 不会 出 现问题 。但需在检修中检查汽泵轴瓦结构尺寸及乌 金情况 ， 检查水 泵进出 口管道 的支 吊架悬挂情况 。 第4期 朱宝森： 超 临界机组汽动给水泵振动原因分析及处理措施 l 5 如果上述检查都没有问题 ， 则按 以下标准控制振动 ： 控制轴振 X ／ Y向在 1 5 0 m 以下 ， 轴承振动 只控制 垂直振 动 5 0 m 以下 。即只要轴振 ( X ／ Y向) 超过 1 5 0 t x m或 轴承 垂直 振 动超过 5 0 I x m， 则 必须 停泵 检修 。 利用检修机会 ， 该厂对 A， B汽泵轴瓦进行 了揭 瓦检查 ， 测量 轴瓦 间隙及紧力 ， 均符合 制造 厂标准 ( 间隙为 0 ． 1 6～ 0 ． 2 3 mm； 紧力为 0～ 0 ． 0 3 mm) 。现 场检查轴瓦乌金表面也没有发现脱胎及损坏现象 ； 检查汽 动 给水 泵 进 出 口支 吊架 没 有发 现 脱 落 或 松弛 。 4 振 动原 因分析 2 0 0 9年 5月 1 13， A， B汽泵轴振频繁出现 突振 现象 ， 振动出现 的转速降低为 42 0 0～ 4 4 0 0 r ／ m i n ， 振 动持续 时间加长 ， 4轴承轴振幅值均在 1 2 0 m左 右 ， 4轴承振动增大 ， 水平振动最大到 1 4 0 m且存 在波动现象 ， 垂直振动在 5 0 l x m。 ， 测量轴承振动频谱情况如下 ： A汽泵 4轴承 y向振动频谱如图 2所示 ( 测量 转速 由4 8 5 6 r ／ mi n升高到 5 0 2 2 r ／ m i n ) 。 目 o o 测量转速 5 0 2 2 r ／ mi n 目 lo o F 测 量 转 速 4 8 5 6 m in J 5 0 50 罂 ～ ． l 『 一～ ．． O 1 2 3 4 X 5 X 6 X 7 X 0 l X 2 3 4 X 5 6 X 7 X 频谱分量 频谱分量 图 2 A汽 泵 4轴承 Y向振动频谱 图 B汽泵 4 轴承 向轴振频谱如图3所示( 转速 为4 8 9 7 r ／ mi n ) 。 [』 ， ， O l 2 X 3 4 5X 6 X 7 频谱分量 图3 B汽泵 4轴承 X向振动频谱图 从振动 的频谱分析来看 ， A， B汽泵 轴振频谱 以 低频 0 ． 4 0 X( 倍频) 为主 ， 幅值约 6 0 Ix m左右 ， 大大 超过了工频幅值， 判断为油膜涡动， 应对轴瓦进行 处理 。 5 振动处理措 施 5 ． 1 第 1次处理 停 A汽泵 ， 对 3 、 4轴瓦进行揭 瓦处理 ， 打开 4轴瓦下瓦 ， 接触面有较 明显 的“ 擀 ” 接触痕迹 ， 部 分区域出现龟裂， 如图4 所示。 3 轴瓦情况较好 ， 但 也 出现了轴径 的涡动痕迹 。 当轴承发生油膜涡动时， 涡动速度较高， 间隙中 的油液存在很大压力差 ， 容易在油孔 、 油槽 以及轴承 图4 A汽泵 4轴瓦下瓦损坏情况 剖分面的接 口处 ， 发生强烈的涡流或断流， 产生油气 蚀 ， 造成轴 瓦乌金损坏。另外 ， 轴承 突振 ， 在轴承乌 金 的表面引起交变 的拉应力 和剪切应力 ， 剪切应力 很容易使轴瓦表 面产生疲 劳裂纹 。从 图 4可 以看 出， 裂纹的部位正处在油膜应力梯度很陡的位置 。 根据现场情况 ， 采取了以下处理方案 ： ( 1 )降 低 轴 瓦 顶 隙 为 1 ． 2 ％ 0 ～1 ． 5 ％ s D( 轴 径 直径) 。 ( 2 ) 降低轴承下瓦接触面积 ， 宽度 由原来 的 6 5 m m调整到 5 5 m m。即下瓦的两端分别刮削 5 mm为 不接触， 接触部分和不接触部分要有圆滑过渡。 ( 3 ) 采取 以上措施后 ， 为防止 导致油温升高 ， 将 下瓦开人工油囊 ， 深度为 0 ． 2 0～ 0 ． 3 0 m m， 面积为投 影面积的 1 ． 5 ％ ； 将 3 、 4轴承的进油孔 由 1 2 m m 扩 至 1 4 mm 测量及调整后的轴瓦间隙、 紧力检修情况见表 3 。 表 3 A汽动给水泵 3 、 4轴瓦间隙及紧力检修情况 mln 对 3 、 4轴瓦处理后 ， 又制订 了以下运行调整 措施 ： ( 1 ) 提高润滑油压力至高油压区运行， 由0 ． 1 2 MP a 提高到 0 ． 1 5 MP a运行 。 ( 2 ) 参照苏尔寿公 司芯包轴封水 的控 制要求 ， 降低轴封水调节门的开度， 由调门关小前的水温差 5℃ ， 提高到 1 4℃运行 。 A汽泵启动后 ， 转速最高升至 5 6 0 0 r ／ ra i n ， 没有 出现突振。正常运行方式 1 0 h 后， 3 、 4轴振又出 现了突振现象 ， 最高至 1 2 3 t x m， 初步处理不成功。 5 ． 2 第 2次处理 根据轴 瓦处理后的瓦温及振动情况 ， 决定将轴 瓦顶隙进一步缩小到 0 ． 8 ％ 0 ～ 0 ． 9 ％0 D( 轴径 ) ， 即控 制到 0 ． 1 0 4～ 0 ． 1 1 7 mm。同时 ， 适 当增加轴承负载 ， 将下瓦乌金厚度提高 0 ． 0 5 1T im， 控制新瓦的瓦口间 隙为 0 ． 0 8 m m。 ( 下转第4 4页) 4 4 华 电技 术 第 3 2卷 应达到样板与筒体贴合严密， 其间隙不大于 1 m m。 ( 5 ) 装焊纵缝并在意大利三辊卷板机压焊缝找 圆后 ， 应在简体两端装焊“ 米” 字支撑 。 2 ． 2 各运输段的装配工艺 装配运输段时首先要根据简体的直径、 筒节、 运 输段及简体长度调整装配轮胎。然后 ， 按照设计图 纸及排料 图的顺序把筒节放到轮胎上 ， 在装配过程 中， 要注意轮带筒节 的档次 、 筒节方 向基准中心线标 注的正确性。在筒 内进行操作 时要将 4条 中心对 齐 ， 先固定 2点 ( 如 0 。 ， 9 0 。 ) ， 转动 9 0 。 后再点焊其余 2 点( 如 9 0 。 ， 2 7 0 。 ) ， 保证对口间隙为 0～ 1 ra m 0其 相临简节 内壁的平直度是靠平尺( 长度 1 0 0 0— 2 0 0 0 m m) 来控制的。调整好后 ， 先用工艺连接板 固定再 点焊坡 口。焊接后 ， 要保证在任一运输段的端面处 的圆周长度公差为 0 ． 2 5 ％D， 两相临运输段在接缝 处的周长差 ≤0 ． 2 ％D且不得大于 7 fi l m； 长度公差 为运输段的 0 ． 0 2 5 ％ ； 两端 面的偏差 ≤1 mm。运输 段或简体装配焊接后 ， 卸掉工艺支撑保留运输支撑 ， 并磨掉点焊疤。 3 结束语 ( 1 ) 5 I T I 8 0／ i0窑简体材质为珠光体耐热钢 ( 1 6 Mo 3 ) ， 其纵 、 环缝 等关键焊缝均 采用埋弧 自动 焊 ， 焊接材料选用 H 0 8 Mn Mo A焊丝 ， 直径 4 mm， 焊 剂 H J 3 5 0 。工艺评定 中各项力学性能试 验结果都 满足图纸技术要求 ， 筒体的焊接工艺规程切实可行。 ( 2 ) 通过扫描 电镜对 冲击断 口形貌进 行观分 析 ， 缺 口在焊缝断的试样断 口形貌主要为韧窝， 而缺 口热影响区的试样断 口形貌 出现 了河流花样 ， 有脆 性断裂特征 ， 其冲击韧性低 ， 微观分析结果与工艺评 定试验结果一致 。 ( 3 ) 该类钢的大型结构件埋弧 自动焊 的生产制 作 ， 为类似产品的生产积累了宝贵的经验。 参考文献 ： [ 1 ] 张晓娟 ， 冯启华， 姚鹏武． 埋弧焊焊缝冲击断 口评定简析 [ J ] ． 焊管 ， 2 0 0 5 ( 6 ) ： 1 0 0—1 0 2 ． [ 2] 于华， 权建军， 李伟武， 等． 压力钢管的焊接工艺规程 [ J ] ． 焊接技术 ， 2 0 0 2 ( 6 ) ： 4 4— 4 6 ． [ 3 ] 陈裕川． 焊接工艺评定手册 [ M] ． 北京： 机械工业出版 社 ， 2 0 0 0 ： 2 4 0— 2 4 1 ． [ 4 ] 俞逢英． 焊接接头实验方法 [ M] ． 北京： 机械工业出版 社 ， 1 9 9 8 ： 3 5— 5 3 ． ( 编辑 ： 王 书平 ) 作者简 介： 李玉柱( 1 9 7 3 一) ， 男 ， 河南宁陵人， 助理工程师 ， 从事钢 结构设计方面的工作。 ●0 ●◇●◇● ◇●o● C> ● ● ●- ●0● o● ● o●◇●0● ● ● ●◇● ●o● 0◇●0●◇●◇● ◇‘ ◇●◇●( >● ●-‘ ●◇●0● ◇●● 0●0●◇●-C )●◇●o●◇● ● ( 上接 第 l 5页) 按以上处理方案对 A汽泵轴瓦揭瓦处理 ， 发现 4轴瓦下 瓦油囊 的边缘 部位又 出现 了疲 劳裂纹 。 参考了部分检修资料 ， 决定不进行人工开刮油囊 ， 而 采取现有轴瓦的机加工油囊措施 ， 以防止油囊刮削 不规范且振动产生后对油囊造成损害。 A汽泵轴瓦经 以上处理 ， 启动运行后 ， 轴振动有 了根本改善， 由最高 1 2 3 m降低到3 0 m左右。采 用相同的处理办法 ， 对 B汽泵轴瓦也进行 了处理。 经过 1 个月的观察 ， A， B汽泵轴振突振次数 明 显减少 ， 突振幅值和振动持续时间明显降低 ， 在 1个 月的时间里 ， 突振只出现了 3～4次 ， 一般 只突振到 4 0 m左右 ， 就立刻衰减为正常振动水平 。 经上述处理后 ， 轴瓦温度 升高不明显。由于轴 瓦的瓦温测点实际测量 的是瓦胎的位置 ， 真实 的轴 瓦乌金温度比显示的瓦温要高。 6 结束语 某厂 A， B汽泵轴振出现突振现象 ， 从频谱分析 到处理经历 了 1个星期 的时间。由于油膜 涡动后 ， 轴承间隙处理没有参考标准， 控制到多少合适没有 现成的经验可以遵循 ， 通过实践摸索 ， 部分解决了汽 泵轴振突振现象 ， 供 同类型汽泵相 同振动原因轴振 突振处理时参考。 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 ， 1 9 9 8 ． ( 编辑 ： 王书平) 作者简介 ： 朱宝森( 1 9 7 6 一) ， 男， 山东潍坊人， 生产技术部专工， 工 程师， 从事汽机检修管理方面的工作。