火電機(jī)組汽動(dòng)給水泵動(dòng)靜碰摩引起的振動(dòng)分析

宋亞軍 ，馬玉柱，劉雙白

(1.國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院(華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司)，北京，100045;2.中國(guó)華能.北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司.錫林郭勒熱電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古，026000)

0 前 言

汽動(dòng)給水泵是火力發(fā)電廠的重要輔助設(shè)備，水泵的穩(wěn)定運(yùn)行保證了鍋爐給水系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。驅(qū)動(dòng)給水泵的汽輪機(jī)一般稱為小汽機(jī)，如果在運(yùn)行過程中發(fā)生小汽機(jī)或給水泵軸承振動(dòng)大(已影響安全運(yùn)行)的情況，則需要停泵處理，發(fā)電機(jī)組的出力也會(huì)隨之下降甚至停機(jī)，從而帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，保證汽動(dòng)給水泵的正常運(yùn)行具有重要意義。

本文針對(duì)某國(guó)產(chǎn)660 MW火電機(jī)組汽動(dòng)給水泵3號(hào)軸承測(cè)點(diǎn)振動(dòng)大的情況，詳細(xì)分析了振動(dòng)原因，制定了振動(dòng)處理方案，成功解決了該給水泵3號(hào)軸承的振動(dòng)大的問題，為同類型給水泵軸承的振動(dòng)處理提供了借鑒與參考。

1 振動(dòng)情況描述

1.1 汽動(dòng)給水泵軸系結(jié)構(gòu)

發(fā)電機(jī)組為國(guó)產(chǎn)660 MW高效超超臨界間接空冷發(fā)電機(jī)組，機(jī)組配備單臺(tái)100%出力的汽動(dòng)給水泵。該汽動(dòng)給水泵運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍為2600～5 800 r/min，軸功率為21 073.2 kW，關(guān)閉壓頭為4 718 m。小汽機(jī)帶動(dòng)給水泵和前置泵同軸運(yùn)行，具體軸系結(jié)構(gòu)如圖1所示。小汽機(jī)兩側(cè)分別為1號(hào)軸承和2號(hào)軸承，給水泵兩側(cè)分別為3號(hào)軸承和4號(hào)軸承，前置泵兩側(cè)分別為5號(hào)軸承和6號(hào)軸承。

圖1 某廠汽動(dòng)給水泵軸系結(jié)構(gòu)示意圖

汽動(dòng)給水泵的油擋將軸承潤(rùn)滑油與外界隔離，起著防止?jié)櫥鸵绯龅淖饔谩Ｄ壳埃痣姍C(jī)組汽動(dòng)給水泵所用油擋的型式大多為迷宮式油擋。該機(jī)組的油擋型式即為迷宮式，其材質(zhì)為ZALZn11Si7，油擋的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 汽動(dòng)給水泵油擋實(shí)物圖

1.2 給水泵3瓦振動(dòng)情況

該泵3瓦振動(dòng)在機(jī)組正常運(yùn)行過程中發(fā)生過兩次波動(dòng)，第一次波動(dòng)從28 μm波動(dòng)至43 μm，然后恢復(fù)正常值，整個(gè)波動(dòng)周期為13 min。第二次波動(dòng)從28 μm波動(dòng)至100 μm以上并直達(dá)跳機(jī)值，波動(dòng)時(shí)間為7 min左右。

通過查找DCS(Distributed Control System，集散控制系統(tǒng))歷史數(shù)據(jù)，取兩次振動(dòng)波動(dòng)的趨勢(shì)圖如圖3所示。

圖3 汽動(dòng)給水泵3瓦振動(dòng)趨勢(shì)圖(DCS)

根據(jù)DCS曲線時(shí)間，查找TDM(Turbine Dignosis Management，旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng))數(shù)據(jù)。在機(jī)組正常運(yùn)行并且負(fù)荷較為穩(wěn)定期間，3瓦振動(dòng)出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象之前，各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)列表如表1所示。

表1 給水泵3瓦軸承振動(dòng)波動(dòng)列表

由表1可見，小汽機(jī)兩側(cè)的1瓦、2瓦振動(dòng)均以一倍頻為主，給水泵3瓦的振動(dòng)一倍頻未占主要成分，4瓦至6瓦振動(dòng)一倍頻均未占主要成分。由于4瓦至6瓦振動(dòng)較為穩(wěn)定，通頻振動(dòng)未發(fā)生波動(dòng)，故在此僅單獨(dú)分析3瓦振動(dòng)的頻譜，頻譜圖如圖4所示。可見，3瓦振動(dòng)除了1倍頻，還有少量2倍頻，通頻振動(dòng)以5倍頻為主。

圖4 機(jī)組正常運(yùn)行期間3瓦頻譜分析

通過查找振動(dòng)波動(dòng)期間的TDM數(shù)據(jù)，取趨勢(shì)圖上部分時(shí)間點(diǎn)3瓦X向的振動(dòng)值，將數(shù)據(jù)列成表格如表2所示。3瓦X向振動(dòng)在波動(dòng)期間，2瓦和4瓦的振動(dòng)數(shù)據(jù)保持平穩(wěn)，未有明顯變化，故列表中未列出。由表2數(shù)據(jù)可見，3瓦X向振動(dòng)在波動(dòng)至100 μm時(shí)，振動(dòng)以一倍頻為主，可見振動(dòng)波動(dòng)成分主要是一倍頻振動(dòng)分量，其它振動(dòng)成分變化不大。

表2 給水泵3X振動(dòng)波動(dòng)列表

2 振動(dòng)處理情況

本文根據(jù)上述振動(dòng)數(shù)據(jù)情況，分析認(rèn)為：3瓦振動(dòng)在波動(dòng)時(shí)，2瓦與4瓦振動(dòng)值均較為平穩(wěn)，并且3瓦振動(dòng)波動(dòng)分量主要是一倍頻分量。根據(jù)振動(dòng)專業(yè)知識(shí)和相關(guān)文獻(xiàn)，在大致排除了油膜渦動(dòng)、水流激振等情況后[2-4]，懷疑3瓦處發(fā)生了動(dòng)靜碰摩，建議立即停機(jī)檢查，并重點(diǎn)關(guān)注3瓦處的油擋等可能發(fā)生動(dòng)靜碰摩的部位。

2.1 設(shè)備檢查情況

機(jī)組停運(yùn)后，快速進(jìn)行了3瓦檢查。檢查發(fā)現(xiàn)油擋套與靜止部位已經(jīng)發(fā)生了較為嚴(yán)重的摩擦。發(fā)生動(dòng)靜碰摩的原因?yàn)橛蛽跆装l(fā)生了斷裂，具體情況如圖5所示。

圖5 汽動(dòng)給水泵3瓦處油擋碰摩位置及油擋套斷裂處

2.2 設(shè)備再次啟動(dòng)

更換新的油擋套，并嚴(yán)格控制安裝尺寸。

工作完成后，再次啟機(jī)，啟機(jī)后正常運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)列表如表3所示。

表3 給水泵3瓦軸承振動(dòng)波動(dòng)列表

可見，工作結(jié)束后，3瓦振動(dòng)情況與處理前正常運(yùn)行時(shí)相比，振動(dòng)略有上漲。這與更換的油擋套、安裝時(shí)的尺寸控制、重新連接對(duì)輪中心等因素有關(guān)系。處理工作結(jié)束后，運(yùn)行期間3瓦振動(dòng)平穩(wěn)，未再出現(xiàn)振動(dòng)波動(dòng)的情況。

3 結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了某火電機(jī)組汽動(dòng)給水泵的軸系結(jié)構(gòu)，分析了給水泵3瓦振動(dòng)波動(dòng)的原因，并通過檢修處理解決了振動(dòng)波動(dòng)問題，得出結(jié)論如下：

1、振動(dòng)發(fā)生大幅度波動(dòng)時(shí)，首先要進(jìn)行頻譜分析，查找振動(dòng)波動(dòng)的頻率成分，然后再進(jìn)一步查找原因。

2、采用迷宮式油擋的給水泵，要防止油擋套斷裂造成動(dòng)靜碰摩，以及引起的振動(dòng)大幅度波動(dòng)，從而影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。