汽動熱網循環水泵組振動原因分析及處理

李娜，梁新磊，肖龍躍，張金柱

(華電鄭州機械設計研究院有限公司，鄭州　450015)

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汽動熱網循環水泵組振動原因分析及處理

李娜，梁新磊，肖龍躍，張金柱

(華電鄭州機械設計研究院有限公司，鄭州450015)

某300 MW機組熱網首站汽動熱網循環水泵組運行和調試時發現其#2，#3汽動熱網循環水泵組管道產生振動，對可能導致振動的原因進行了逐項分析，最終找到引起設備和管道振動的主要原因為熱網循環水泵底座施工不合格，小汽輪機對輪上、下口誤差超標等。采取處理措施后，汽動熱網循環水泵組振動問題得到有效解決。

汽動熱網循環水泵；管道；振動；措施

0　引言

某電廠熱網首站的#2，#3熱網循環水泵改造后，驅動方式由電機驅動改為由背壓式汽輪機(又稱小汽輪機)驅動，小汽輪機采用國內某汽輪機廠生產的型號為B2.365-1.7/0.35的單級背壓機，泵與小汽輪機之間采用金屬膜片聯軸器連接。自投運以來，小汽輪機的后軸承座處、小汽輪機排汽管道及熱網循環水泵存在較明顯的振動，小汽輪機進汽管道存在間歇性振動，熱網循環水泵出口管道振幅也較為明顯，直接影響汽輪機和泵連接管道的穩定性，威脅了泵組設備的安全、穩定運行。

1　熱網循環水泵泵組工作原理

電廠熱網首站供熱系統流程如圖1所示。該供熱系統主要包括以下熱力設備：4臺熱網循環水泵(2臺由小汽輪機驅動，2臺由電機驅動)，4臺熱網加熱器(2臺高壓加熱器和2臺低壓加熱器)，2臺背壓式汽輪機，熱網疏水泵等。

系統運行過程描述如下：2臺熱網高壓加熱器主加熱汽源為主汽輪機的供熱抽汽，2臺驅動熱網循環水泵的小汽輪機進汽采用再熱冷段汽源，小汽輪機排汽管道各排入2臺熱網低壓加熱器，疏水經熱網疏水泵接至除氧器，另外2臺電動熱網循環水泵采用1拖2變頻調節。熱網回水進入熱網首站，通過熱網循環水泵升壓后進入熱網加熱器換熱，達到供熱溫度后向廠外的二級換熱站輸送熱水。

圖1　熱網首站供熱系統流程

2　振動情況

2015年11月15日供暖以后，#2，#3熱網循環水泵及小汽輪機投運時，熱網循環水泵底座偏離基礎，小汽輪機后軸承座、排汽管道振動劇烈，熱網循環水泵出口管道、小汽輪機進汽管道間歇性振動。其中小汽輪機轉速在800 r/min以下時，進汽管道振動較明顯，超過800 r/min時，振動逐漸消失；在轉速為500 r/min以下時，排汽管道振動不明顯，超過500 r/min時，振動逐漸加劇。熱網循環水泵出口管道一直處于振動狀態。

3　振動原因排查

為了找到#2，#3熱網循環水泵泵組及其管道振動的原因，結合現場對熱網循環水泵及小汽輪機的振動測量結果，通過查看設備及管道施工過程文件，對引起#2，#3熱網循環水泵泵組振動的原因進行了初步分析和處理。

3.1設備和管道安裝問題

3.1.1熱網循環水泵安裝分析

#2，#3熱網循環水泵泵組在初期投運時，發生了熱網循環水泵出口管道連帶泵底座嚴重跑偏現象，經核對設備安裝施工圖及設備廠家資料，發現在對熱網循環水泵底座二次灌漿時，未嚴格按施工圖要求將熱網循環水泵設備底座內部空間灌滿混凝土。正是由于熱網循環水泵基礎施工未達到設計要求，才導致熱網循環水泵組在啟動初期，隨著轉速的升高，泵組不能平穩運行，以致發生強烈振動，最終導致熱網循環水泵底座偏離基礎，熱網循環水泵出口管道彎頭處發生變形。

3.1.2小汽輪機安裝分析

對#2，#3小汽輪機與熱網循環水泵的對輪進行找正檢查，經測量發現，水泵與小汽輪機對輪的左、右張口均在汽輪機廠要求的安裝誤差范圍內，而其上、下張口超出汽輪機廠要求的誤差范圍將近0.08 mm，導致水泵在小汽輪機沖轉速過程中產生振動。

3.1.3管道安裝分析

針對#2，#3小汽輪機的排汽管道一直存在振動的問題，在排除了設備安裝及管道設計因素后，經過分析施工過程中排汽管道的安裝工序得知，施工現場先將排汽管道及其管道附件安裝完畢后，再完成排汽管道與小汽輪機法蘭接口的焊接，這增加了排汽管道對小汽輪機接口的應力。小汽輪機屬于轉動設備，與轉動機器相連的管道宜從設備側開始安裝。由于工序錯誤，在小汽輪機投運后，排汽管道對小汽輪機接口施加附加應力，間接導致小汽輪機轉子不平衡。這也是在消除了小汽輪機和熱網循環水泵對中因素后，小汽輪機振動現象雖然減弱，但后軸承座處仍存在振動的原因。

3.2系統設計分析

在排查完設備和管道安裝方面原因后，根據小汽輪機軸封漏汽系統現場運行情況來看，軸封漏汽一直存在漏汽不暢現象。小汽輪機軸封漏汽管道系統設計為小汽輪機軸封漏汽至主機軸封漏汽母管，而供熱期間小汽輪機軸封漏汽壓力僅為0.1 MPa，小汽輪機軸封漏汽管道距離主機軸封漏汽母管接口長達50 m，使小汽輪機軸封漏汽管道沿途阻力增加，造成軸封漏汽無法按照原設計接入主機軸封漏汽母管。軸封漏汽不暢會造成小汽輪機軸承潤滑油工作環境的惡化，引起汽封齒和轉子摩擦，進而造成小汽輪機振動。

3.3管道支吊架設置分析

熱網循環水泵出口管道布置如圖2所示。

從圖2可以看出，4個熱網循環水泵出口管道離泵出口最近的支架編號分別為#20，#1100，#2100，#3100，且均為彈簧滑動支架。緊跟著熱網循環水泵后面又設置了1個膨脹節，造成了從泵出口管道至熱網循環水母管這段管線的剛度不夠，尤其當水泵的流量發生變化時，加劇了泵出口管道的振動。

圖2　熱網循環水泵出口管道布置

4　采取的措施

4.1設備和管道安裝的調整

(1)加固熱網循環水泵基礎，軸系對輪找正。現場按照施工圖要求，對熱網循環水泵設備底座內部空間重新灌滿混凝土，使水泵基礎能夠承受機組的靜荷載及熱網循環水泵工作時產生的機械振動荷載。熱網循環水泵的基礎加固后，在小汽輪機試轉后對泵組對輪中心進行復找及調整，嚴格按照汽輪機廠說明書對聯軸器進行安裝，解決了由于對輪不對中帶來的振動問題。

(2)重新安裝排汽管道。為了消除排汽管道對小汽輪機的附加荷載，滿足管道與設備無應力配管的要求，對現場排汽管道與小汽輪機接口進行了重新切割，嚴格按照施工工序，預先在排汽管道上安裝好支吊架，排汽管道與小汽輪機接口安裝完畢后，檢查接口處的法蘭螺栓，確保在自由狀態下所有的螺栓都能從螺栓孔中順利通過，徹底消除了附加外力，降低了小汽輪機的振動。

4.2對小輪機軸封系統重新設計

為了使小汽輪機軸封漏汽能順利排出，經重新設計，增加射汽抽汽器，抽取一部分小汽輪機進汽蒸汽作為工作蒸汽使射汽抽汽器形成微負壓，抽吸軸封漏汽，工作蒸汽和軸封漏汽在混合室混合后經過擴壓管，使出口獲得一定壓力的蒸汽。混合蒸汽經過射汽抽汽器后排入小汽輪機排汽管道(逆止閥后)，最終進入熱網加熱器。該系統解決了軸封漏汽問題，使小汽輪機的軸承工作環境恢復正常，在一定程度上減少小汽輪機振動。

4.3管道支吊架調整

由于熱網循環水泵出口管道布置剛度不夠，并且熱網循環水泵出口蝶閥前的第1個支架為彈簧支架，導致整個管系把熱網加熱器接口(相當于固定點)推力傳遞到了閥前管道上，造成了泵出口管道的振動。根據現場振動情況、管道靜態應力分析計算和支吊架檢查結果，現場將#20，#1100，#2100，#3100彈簧支架改為剛性支架。措施實施后，泵出口管道振動明顯減輕。

5　結束語

通過采取以上處理措施，汽動熱網循環水泵和小汽輪機運行平穩，消除了自供熱改造投運以來存在的設備、熱網循環水出口管道及進、排汽管道振動現象，確保了供熱機組的安全、經濟運行，供熱穩定，取得了良好的經濟效益，對存在類似問題的機組具有一定的參考、借鑒價值。

(本文責編：弋洋)

2016-03-24；

2016-05-24

TK 268

B

1674-1951(2016)06-0047-02

李娜(1982—)，女，河南濮陽人，工程師，工學碩士，主要從事火力發電廠設計與研究方面的工作(E-mail:lin@hdmdi.com)。