660 MW機(jī)組汽動(dòng)給水泵異常振動(dòng)的分析與處理

馬思聰，薄鼎彪，蔡文方

（1.杭州意能電力技術(shù)有限公司，杭州 310014；2.華能國際電力股份有限公司長興發(fā)電廠，浙江 長興 313105；3.國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014）

0 引言

汽動(dòng)給水泵是汽輪發(fā)電機(jī)組的重要輔助設(shè)備之一，隨著火電廠對節(jié)能降耗[1]要求的不斷提高，汽動(dòng)給水泵在降低廠用電率[2-3]方面起著重要的作用。目前已有部分機(jī)組僅配置單臺(tái)汽動(dòng)給水泵，這對汽動(dòng)給水泵的運(yùn)行和性能也提出了更高的要求。汽動(dòng)給水泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，與電動(dòng)給水泵相比，在啟動(dòng)、維護(hù)方面的工作量大大增加。特別是汽動(dòng)給水泵的異常振動(dòng)會(huì)影響電廠的正常運(yùn)行，同時(shí)也影響機(jī)組帶負(fù)荷能力。

本文介紹了某發(fā)電廠2臺(tái)汽動(dòng)給水泵的振動(dòng)故障現(xiàn)象，經(jīng)過振動(dòng)測試分析與診斷，采取現(xiàn)場動(dòng)平衡加重[4-5]、更換振動(dòng)探頭前置器[6-7]、檢修聯(lián)軸器等處理措施，消除了異常振動(dòng)現(xiàn)象，可為同類型設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供參考。

1 設(shè)備簡介

某發(fā)電廠2臺(tái)660 MW機(jī)組各配備1臺(tái)汽動(dòng)給水泵，其汽輪機(jī)均選用杭州汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的WK63/71型單缸、純冷凝、雙分流、反動(dòng)式汽輪機(jī)，額定進(jìn)汽參數(shù)為1.145 MPa，399.7℃，額定轉(zhuǎn)速4 808 r/min，最大連續(xù)功率28 MW。給水泵為上海SPEM生產(chǎn)的95CHTA-6型臥式泵，出口壓力33.206 MPa，額定流量1 806 t/h，汽輪機(jī)及給水泵分別由2個(gè)滑動(dòng)軸承支撐，軸系示意圖見圖1。汽輪機(jī)前后軸承、給水泵前后軸承分別為1號、2號、3號、4號軸承。

2 汽動(dòng)給水泵A振動(dòng)故障分析與處理

2.1 振動(dòng)故障現(xiàn)象

圖1 汽動(dòng)給水泵軸系示意

汽動(dòng)給水泵A自機(jī)組2014年基建投產(chǎn)以來，一直存在3號軸承振動(dòng)偏大的現(xiàn)象，最大振動(dòng)值為50 μm，其他3個(gè)軸承振動(dòng)值均在20 μm以下。2015年2月27日，在機(jī)組清洗潤滑油濾網(wǎng)后的啟動(dòng)過程中，3號軸承振動(dòng)相比之前有所增大，最大振動(dòng)值為70 μm，接近報(bào)警值80 μm，其他3個(gè)軸承振動(dòng)值基本保持不變，數(shù)據(jù)見表1。

表1 3號軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)

對3號軸承進(jìn)行了軸瓦翻瓦檢修和聯(lián)軸器中心對中調(diào)整。檢修后再次啟動(dòng)，3號軸承振動(dòng)值與檢修前基本一致。對3號軸承瓦振與基礎(chǔ)進(jìn)行振動(dòng)測試，結(jié)果表明基礎(chǔ)振動(dòng)均在8 μm左右，3號軸承各方向瓦振均在10 μm左右。

2.2 振動(dòng)分析與處理過程

3號軸承的振動(dòng)趨勢與振動(dòng)頻譜分析表明，振動(dòng)以基頻分量為主，振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的升高而增大，跟隨性較好，且相位比較穩(wěn)定，符合質(zhì)量不平衡的特征。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2。

表2 3號軸承在不同轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)數(shù)據(jù)

之前的檢修中已對3號軸承和聯(lián)軸器中心進(jìn)行檢查和調(diào)整，可排除聯(lián)軸器不對中[8-10]、軸承緊力不足[11]、支撐剛度不足[12-13]的可能性，所以采取現(xiàn)場動(dòng)平衡加重措施來減小振動(dòng)。

通過計(jì)算，在聯(lián)軸器上加重103 g的平衡塊。加重后的啟動(dòng)過程中，3號軸承在轉(zhuǎn)速4 660 r/min時(shí)振動(dòng)值為30 μm，振動(dòng)明顯減小，汽動(dòng)給水泵A可長期安全運(yùn)行。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表3。

表3 3號軸承加重后振動(dòng)數(shù)據(jù)

3 汽動(dòng)給水泵B振動(dòng)故障分析與處理

3.1 振動(dòng)故障現(xiàn)象

汽動(dòng)給水泵B自2016年8月開機(jī)啟動(dòng)以來，在轉(zhuǎn)速4 660 r/min時(shí)，除1號軸承振動(dòng)較小以外，其他3個(gè)軸承振動(dòng)都比較大，2號、4號軸承振動(dòng)值達(dá)90 μm，3號軸承振動(dòng)值為75 μm。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表4。

表4 各轉(zhuǎn)速下軸承的振動(dòng)數(shù)據(jù)

3.2 振動(dòng)分析

對振動(dòng)進(jìn)行頻譜分析，3號軸承振動(dòng)以基頻分量為主，2號、4號軸承振動(dòng)基頻分量較小，其他頻譜分量占大部分。對2號、3號、4號軸承瓦振和基礎(chǔ)進(jìn)行振動(dòng)測試，結(jié)果表明振動(dòng)值均在10 μm以下。4號、3號軸承振動(dòng)頻譜見圖2、圖3，2號軸承的頻譜圖與4號軸承基本一致，不重復(fù)列舉。

圖2 4號軸承振動(dòng)頻譜1

圖3 3號軸承振動(dòng)頻譜1

由表4、圖2可知，2號、4號軸承的振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速升高變化不大，頻譜圖中的基頻分量所占比例非常小，其他頻率分量占的比例較大，尤其是50 Hz分量最大，50 Hz的頻率低于工作轉(zhuǎn)速3 746 r/min的工作頻率（62.4 Hz），但與軸承油膜渦動(dòng)[14]的振動(dòng)故障特征不符，同時(shí)含有100 Hz和150 Hz的高倍頻分量。由此判斷2號、4號軸承振動(dòng)信號非真實(shí)振動(dòng)信號，可能存在信號干擾。對2號、4號軸承的振動(dòng)測量傳感器前置器進(jìn)行更換后，振動(dòng)頻譜中的50 Hz分量和高倍頻分量得以消除，見圖4。

由表4、圖3可知，2號、3號軸承振動(dòng)值隨轉(zhuǎn)速上升而增大，變化量以基頻分量為主，聯(lián)軸器兩側(cè)的2號、3號軸承在X方向和Y方向的同向、反向振動(dòng)值基本相當(dāng)，且相位差接近180°。由此判斷2號、3號軸承之間的聯(lián)軸器可能不對中，計(jì)劃在檢修時(shí)對聯(lián)軸器進(jìn)行檢查。

圖4 4號軸承振動(dòng)頻譜2

3.3 處理過程

2017年1月進(jìn)行檢修，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器上有2處明顯問題：

（1）聯(lián)軸器上的連接鍵比正常的連接鍵高度低250 μm，造成連接間隙過大。

（2）聯(lián)軸器對中情況不佳，與正常狀態(tài)偏差250 μm。

更換聯(lián)軸器連接鍵，重新對中。2017年2月啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)速變化過程中振動(dòng)平穩(wěn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到4 086 r/min時(shí)，3號軸承振動(dòng)值為21 μm（見圖5），汽動(dòng)給水泵B可長期安全運(yùn)行。

圖5 3號軸承振動(dòng)頻譜2

4 結(jié)論

通過對某發(fā)電廠660 MW機(jī)組的2臺(tái)汽動(dòng)給水泵振動(dòng)超標(biāo)情況進(jìn)行分析診斷，將振動(dòng)狀態(tài)調(diào)整至優(yōu)秀范圍之內(nèi)，確保了設(shè)備的安全運(yùn)行。結(jié)論如下：

（1）汽動(dòng)給水泵運(yùn)行中的異常振動(dòng)主要是由轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、信號干擾、聯(lián)軸器安裝誤差引起的。

（2）采取現(xiàn)場動(dòng)平衡加重、更換振動(dòng)傳感器前置器、更換聯(lián)軸器連接鍵和重新對中等處理措施，可有效降低汽動(dòng)給水泵的異常振動(dòng)，提高汽動(dòng)給水泵的運(yùn)行可靠性。