某電廠汽動給水泵振動異常的分析與處理

武文華/內蒙古電力科學研究院

某電廠汽動給水泵振動異常的分析與處理

武文華/內蒙古電力科學研究院

本文對某電廠汽動給水泵振動異常情況進行了詳細的分析，經過振動測試診斷和對軸承、聯軸器的檢修及動平衡配重，消除了軸向振動，減小了徑向振動，為汽動給水泵振動分析和處理積累了經驗。

汽動給水泵;振動;動平衡

前 言

隨著火電廠節能降耗工作的不斷深入，汽動給水泵在降低廠用電率方面發揮了突出的作用，節能效果十分明顯[1]。但是由于汽動給水泵結構復雜，在啟動、維護方面與電動給水泵相比較，增加了工作量，特別是汽動給水泵的振動異常時常困擾著電廠，同時也降低了使用效率[2]。本文以某電廠汽動給水泵在一次停機后再次啟動時出現了振動大幅增大的異常情況，經過振動測試診斷和對軸承、聯軸器的檢修及動平衡配重，消除了軸向振動，減小了徑向振動的過程進行了詳細的分析，為汽動給水泵今后運行和檢修積累振動處理經驗，提供理論參考。

一、設備概況

該火電廠汽動給水泵汽機型式為單缸、雙流程、下排汽凝汽式，自帶水冷凝汽器。運行方式為變參數、變功率、變轉速，逆時針旋轉方向，額定功率22855kW（4934r/min），最大連續功率32000kW，自動調速范圍2800-5300r/min。與汽動給水泵經撓性（膜片）聯軸器直聯連接，與前置泵連接方式為汽輪機-汽動給水泵-齒輪箱-前置泵。該汽動給水泵1-4瓦均配置了X、Y軸振測點，從機頭看X向測點為垂直正上方偏左45°，Y向測點為垂直正上方偏右45°。

汽泵在日常運行中各瓦軸振通常在20μm左右；某日該汽動給水泵停機后，盤車過程中突發電機故障而盤車跳閘，就地手動盤車180°，手動盤車中感覺明顯費力，約3小時后電動盤車恢復。再次啟動后，在2850r/min停留時，1、2瓦軸振從20μm爬升到50μm左右；4000r/min以上時1、2瓦最大軸振達到80μm以上，無法正常運行。

二、機組振動處理過程

（一）第1次振動分析（汽動給水泵檢修前測試數據分析）

為了掌握汽動給水泵振動特征，現場對1號汽動給水泵振動情況進行了測試[3]，數據見表1，其數據順序為通頻、基頻、相位。并在4200r/min時，就地實測小汽輪機瓦振情況。

表1 汽動給水泵首次測試數據 單位：μm

調取TDM歷史數據，觀察變轉速過程1、2瓦振動情況見表2，其數據順序為基頻、相位。

表2 變轉速過程小汽輪機1、2瓦振動數據 單位：μm

以表1、2為依據進行分析，可以看出該汽動給水泵具有以下振動特征：3、4瓦軸振值很小，而支承小汽輪機的1、2瓦軸振值明顯增大，說明軸系存在一定的質量不平衡或類似質量不平衡的問題。按照設備旋轉方向和X、Y測點安裝方向，推測1瓦X、Y測點接反。1、2瓦垂直瓦振較大，且存在很大的軸向振動，在2850r/min停留時，1、2瓦軸振從20μm爬升到50μm左右，需要分析爬升原因。變轉速時，1、2瓦振動幅值有明顯變化，相位有一定變化，且振動與轉速關系的復現性較好。

根據以上振動特點，分析振動原因主要有兩種可能：

1.摩擦熱彎曲，認為小汽機轉子出現了輕微熱彎曲，形成轉子輕微的質量不平衡，產生的離心力與轉速平方成正比，導致高轉速下基頻振動增大。此類情況下，也會產生一定的軸向振動。

2.聯軸器故障，如不對中或緊力不足，在變轉速（對應不同的負荷、不同的扭矩）時，也會引起徑向的基頻強迫振動和軸向振動。

現場決定停機檢查聯軸器、軸瓦、軸瓦附近轉子晃度等；并視情況考慮是否對汽輪機轉子進行配重。

（二） 第2次振動分析（首次檢修后小汽機啟動情況）

停機后對聯軸器、軸瓦進行了檢查并發現（1）1瓦X、Y軸振接反，將其更正；（2）聯軸器膜片有多處裂紋，現場決定將其返廠修復；（3）檢修發現汽機與泵間對輪中心偏差大（上下差47μm，左右差27.5μm），重新調整中心；（4）復核小汽輪機兩端軸承附近晃度在正常范圍內，檢修人員認為小汽輪機轉子存在永久熱彎曲的可能性小。

隨后現場決定先進行小汽輪機單獨沖轉，對1、2瓦的軸振進行測量。對振動測試數據進行分析表明單獨沖轉小汽輪機時，1、2瓦振動及殘余質量不平衡量均較小，推斷汽動給水泵振動可能由于聯軸器原因導致，要等待聯軸器修復后進行測試分析。

（三） 第3次振動分析（首次檢修后汽泵啟動情況）

聯軸器返廠修復后，在3500r/min時，就地實測汽輪機瓦振情況，將小汽機與泵連接后進行啟動試驗。通過振動測試分析，1、2瓦軸向振動基本消除；但1、2瓦徑向振動仍較大。考慮到單沖小汽機轉子振動較小，連接給水泵后高轉速（高負荷）下振動明顯增大，推測有以下可能：

1.小汽機轉子可能存在輕微熱態彎曲，因為單沖小汽機時進汽量小而熱變形小，連接給水泵高負荷下熱變形相對大。

2.汽動給水泵連接后高轉速下，小汽機軸向間隙、徑向間隙變化，存在輕微摩擦振動。

3.小汽機靠背輪是否在變轉速、變力矩過程中移位，引起振動連續增大。

現場決定停機先檢查小汽機靠背輪變形情況，檢查發現變形很輕微；同時測試抽真空后汽機支承軸承下沉情況也在許可范圍內。

（四） 第4次振動分析（動平衡處理情況）

現場認為可以通過對小汽輪機進行動平衡處理減小。首先在小汽輪機1瓦側軸封附近配重約330g∠180°，啟動后振動數據見表3所示，其中數據順序為通頻、基頻、相位。

表3 首次配重后小汽輪機軸振數據 單位：μm

對比表1、3數據，可以看到首次配重后，1、2瓦軸振、瓦振明顯減小。決定將1瓦附近的配重塊保留，同時在小汽輪機2瓦側軸封附近配重約330g∠160°。二次配重后啟動小汽輪機經過動平衡配重后徑向振動有所減小，同時依據GB/T11348.3-2011標準[4]，各瓦軸振值均處于A區域，說明小汽輪機正常運行。

三、 結束語

通過對某電廠的汽動給水泵瓦振動分析和處理，總結了以下幾點經驗：

（一）加強對機組軸系的檢修工作。包括對各組成構件的金屬檢驗，對輪連接緊力等，要在檢修過程中認真檢查，嚴格按照制造說明要求執行。本文中的汽動給水泵就是由于聯軸器的問題導致了徑向的基頻強迫振動和軸向振動。

（二）分析振動原因，合理進行動平衡處理。如果確定是由于轉子質量不平衡原因或類似質量不平衡原因導致振動問題，可以通過動平衡達到減振的目的。

[1] 毛亞東,黃曉辰.汽動給水泵熱經濟性分析[J].能源研究與利用,2010,15(06):11-12.

[2] 靖長財,張連濤.超超臨界機組取消電動給水泵風險分析及推廣應用[J].電站輔機,2009,30（04）:18-23.

[3] 施維新,大型火電機組啟動調試叢書-汽輪發電機組振動[M].水利電力出版社,1991.

[4] 中國國家標準化管理委員會.GB/T 11348.2-2012 機械振動在旋轉軸上測量評價機械的振動.北京：中國標準出版社,2012-11-30.