凝結水泵軸承振動超標分析及處理方法

沈國香 刁呈振

摘 要：汽輪機凝結水泵組振動超標，軸承的磨損速度也比較快，因此這給泵組的運行穩定造成了嚴重的干擾。為了消除設備的隱患，筆者對振動的原因進行了分析并進行了處理，保證泵組的運行處于一個安全、穩定的狀態。

關鍵詞：凝結水泵；振動原因；軸承磨損

1 系統介紹

該機組的規格是俄羅斯超界500MW。一號機是1998年5月投產的，而2號機則比一號機晚了半年投產。該汽輪機是由俄羅斯列寧格勒金屬工廠生產的，具體規格是K500-240-4型超臨界一次中間再熱單軸四缸四排汽凝汽式汽輪機，其最大功率可以達到525MW，而額定功率是500MW。三級凝結水泵會在每一臺機組中進行配備，每一級有兩臺。如果在正常的運行時間的話，一臺運行而另外一臺屬于備用的。

每一級的凝結水泵都是俄制立式，提升壓力不同，因此結構也是不同的。Ⅰ級凝結泵是兩組葉輪，而Ⅱ級凝結水泵則是一組葉輪，Ⅲ級凝結水泵則有兩級葉輪。我們可以將一個誘導輪安裝在每臺泵的入口首級葉輪前面，這樣葉輪的抗汽蝕能力就會得到提高。

2 凝結水泵運行情況

我公司使用的是俄制500MW超臨界機組，投產的時間分別是1998年5月和1998年11月。因此，已經運行了有十幾年。在長時間的運作之后，我們發現KCB系列俄制立式凝結水泵的運行狀況出現問題，不穩定的異常狀況頻繁的發生。振動超標顯得尤為突出。為了完成現場監測振動，我們使用了手持振動的方法。其中一級、二級以及三級凝結水泵的振動范圍分別是：11～0.15mm、0.08～0.12mm、0.08～0.13mm。可以看出這些振動的范圍都超過了規定（規定標準要小于0.08mm），而這將會對泵組的安全運行造成很大的威脅。工作人員在2010年1月對一級凝結水泵RM 840進行監測時發現，當軸承振動沒有進行增加時，軸承的內部滾動依然有異音狀況的發生。在之后的一個月又進行了監測，我們對該泵進行了解體，發現軸承軌道合金局部有脫落狀況的發生，保持架也斷裂。此外，由于軸承因磨損過熱，因將局部合金表面有燒黑的跡象。

還存在一種異常現象，即：軸承室油質金屬磨損度監測屢次超標。我公司使用的是新型油質監測裝置，該裝置可以完成對附屬轉動機械的油質監測。工作人員此外還對凝結水泵軸承室的油質進行了抽樣檢查，檢查的結果是：凝結水泵的油質所含的金屬顆粒明顯比其他泵組的多，也超過了稀有潤滑油質鐵損的指數50標準。因此，需要對超標的泵組進行新油的替換。運行了兩個月之后，油質中的金屬顆粒度慢慢增加，最終超標。

3 凝結水泵異常情況的分析與處理

在對轉動機械振動超標原因的進行分析之后，發現主要有兩個原因：轉子質量不平衡、安裝質量不佳。轉子質量不平衡指的是在對全部附件進行安裝時，其質量中心沒有在轉子的中心線上。因此，穩定的工頻振動在振動圖譜的全部信號中是主要的成分。造成轉子質量不平衡的原因有：轉子的彎曲、轉動過程中的部件松脫以及原始的不平衡。不平衡振動的形式不同，則特征就不同：（1）原始質量不平衡發生在轉子轉動之前，也就是說在轉動之前不平衡就已經產生了。這種不平衡往往發生在加工制造的過程中，有的則發生在檢修時，或者是在對部件檢修更換轉動時。該種不平衡的特征是：當對一定轉速下的振幅惡化相位進行監測時，一般比較穩定。（2）轉動部件的松脫。轉動部件包括轉子上裝配的全部的零部件，而凝結水泵主要包括以下部件：水瓦、螺旋套、葉輪、誘導輪、軸承以及各定位套等。工頻振動在很大程度上是由松脫產生的，而這種振動是突發性的。以某一軸承振動迅速的增大到一個固定值可以在數秒鐘之內發生。此外，相位也會有一個固定的變化。相鄰的軸承振動也會出現增大的狀況，但是變化的量值比較小。（3）轉子彎曲也會引起質量不平衡。發生該狀況時，工頻振動會隨著時間的變化而變化。運行的時間越長，而工頻振幅就會慢慢增大，因此相位也會發生變化。

由于各水泵都有振動偏大的狀況發生，因此我公司進行了大量的檢修處理工作，這些工作包括以下幾個方面：

（1）轉子進行低速動平衡。在對凝結水泵進行解體大修時，對全部部件進行檢修時，低速動平衡工作都要進行，這樣原始的不平衡量就會被消除。

我們在俄制凝結水泵的首級葉輪入口都將誘導輪，加入了其中這樣葉輪的抗汽蝕能力就會得到提高。在長周期的運行后，工作人員進行了檢查。發現誘導輪都存在汽蝕發生，只不過程度不同而已。使用的處理方式是：針對汽蝕較輕的部位，進行修復、打磨以及補焊。當汽蝕情況比較嚴重時，就要進行誘導輪的替換，使用新的誘導輪。因此，當對凝結水泵實施解體檢修的時候，都要開展低速動平衡。凝結水泵組在大修之需要進行振動測試，一般比大修前振動值稍微好一些，變化不是很大。

（2）防止轉動部件的脫落。在應對轉動部件的脫落時，我們對凝結水泵進行檢修后發現：轉動部件松脫的現象閉并沒有在凝結水泵中產生。在對泵軸實施組裝的時候，需要嚴格按照檢修工藝進行，無論是部件的緊固還是鎖定，這樣才能避免松脫狀況的發生。

（3）對于轉子產生的質量不平衡的狀況時，需要對泵組進行解體。在對轉子實施彎曲度的測量時，需要嚴格的按照有關的規定進行。彎曲值一般不能超過0.02毫米。如果超過了規程要求的值，就需要進行重新的更換。

在使用以上的措施后，我們發現振動偏大的狀況依然存在，因此使用了轉動機械振動處理專業，進行了多次的檢測和處理。下面是對21號Ⅲ級凝結水泵在線振動進行檢測和分析的過程。工作人員對電動機的多個測點進行了測量，我們可以在表1中看到測點1的測量值。

表1 振動測量值

從表1我們可以看到：測點1 Z方向振動在C區，不適合進行長期的運行。使用頻譜分析儀對振動結果進行頻譜分析，發現測點1各方向的頻譜圖主要有以下幾個特點：（1）1倍轉速頻率在振動頻譜中占優勢。（2）Z方向振動要比另外兩個互相垂直的方向大。采取的建議和辦法是：（1）對電動機下瓦進行重點的檢查，尤其是軸瓦的間隙，查看其是不是合適，對于磨損或松動的狀況一定不能掉以輕心。（2）對泵組進行了檢修軸承的磨損和松動情況要進行重點的檢查。由于長時間的運行，軸承室與軸承配合并不是那么緊密，二者的間隙是0.12mm，因此嚴重的超過規定標準0～0.02mm。在處理時，使用軸承室刷鍍。之后，情況有所好轉，盡管沒有超標，但是依然處于規定的上限，是0.07～0.08mm。

4 結束語

筆者對凝結水泵軸承振動超標分析及處理方法進行了分析和探討，主要從系統介紹、凝結水泵運行情況、凝結水泵各異常情況的分析與處理這三個方面入手，希望這些分析和建議可以讓同行借鑒，有利于泵組的安全、穩定運行，有利于生產。

參考文獻

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