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给水泵非驱动端振动原因分析及处理
2010-05-17 14:58:08 来源:密封技术网 作者: 【 】 浏览:2177次 评论:1
徐福海,宋建军,杨树旺,王 旭
三河发电有限责任公司,河北省 三河市 065201
摘要:  文章介绍了三河发电有限责任公司11汽动给水泵非驱动端轴承垂直方向振动大的历史原因、检修工艺,以及采取的检修措施。通过分析得知振动的主要原因是动不平衡,主要是第一次解体检修时工艺不良造成转子的原始质量不平衡引起的,说明检修过程中的工艺控制有待于提高。文章给出了具体的处理方案,作了动平衡试验。 
关键词:给水泵;振动;原因;处理 
  三河发电有限责任公司一期工程安装2台日本三菱350MW汽轮发电机组,汽轮机型号为TC2F-40.5,系单轴、双缸双排汽、亚临界一次中间再热、纯凝汽反动式汽轮机,机组配置2台50%容量的汽动给水泵及1台50%容量的电动启动给水泵。汽动给水泵的型号为MDG334F,系双层壳式多级泵,由1台5000kW的单缸、多级、冲动凝汽式汽轮机驱动,小汽轮机与给水泵之间采用挠性联轴器连接。 
  
1 振动起因
   2004年3月,1号机组C级检修时,更换了11汽动给水泵两端的机械密封,在安装汽动给水泵驱动端对轮时,因加热温度过高,而安装对轮的轴段是有锥度的,导致对轮与轴过盈配合,导致对轮过装,后经过几次加热,用临时做的专用工具将对轮取下,然后将对轮再安装到位。给水泵投入运行后,当转速达到5600r/min以上时,非驱动端垂直方向振动达到了0.065mm,达到了制造厂给定的报警值;到2005年4月,1号机组A级检修前,转速达到5600r/min以上时,非驱动端垂直方向振动达到了0.09mm,已严重威胁到11汽动给水泵的安全稳定运行。

  为此,1号机组A级检修时,进行了11汽动给水泵的全面解体检修,解体后发现给水泵非驱动端轴瓦下瓦部分钨金断裂脱落,驱动端轴瓦下瓦有一小部分钨金有裂纹及沙眼。

2 原因分析 
   2004年3月,进行11汽动给水泵检修时,发现11汽动给水泵中心高于小汽轮机中心0.089mm,与检修标准不符,回装时将泵底部垫片减少了0.90mm,重新调整了11汽动给水泵与小汽轮机的中心,启动后效果不理想;2005年度A级检修时,经有关专家研究决定,11汽动给水泵对轮中心调整向第一次解体时的数据靠拢,将汽泵底部垫片增加了0.50mm,提高了泵的中心,机组启动后,效果不明显。

  为了进一步分析清楚11汽动给水泵非驱动端垂直方向振动的原因,进行了汽动给水泵提升转速的试验,非驱动端垂直振动与转速的关系如图1所示。汽动给水泵驱动端垂直振动与转速的关系如图2所示。 

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图1 汽动给水泵非驱动端垂直振动与转速的关系 

2009414141314574.gif

     
图2 汽动给水泵驱动端垂直振动与转速的关系


  由图1、图2 曲线分析可知:振幅与转速的关系密切,同一转速下振幅的波动范围不大,初步判断可知11汽动给水泵的振动主要是动不平衡,即由转子的原始质量不平衡引起的,同时发现给水泵解体检修后启动,振幅较检修前有所增加,说明检修过程中的工艺控制有待于提高,但最早引起转子质量不平衡的主要原因是第一次解体检修时工艺不良造成的。

  2005年6月11日,华北电科院振动专家对11汽动给水泵进行了频谱测试,其11汽动给水泵垂直方向频谱图如图3所示。试验过程中,发现11汽动给水泵垂直方向振动频谱特性主要是1倍频,其相位只是随转速的变化而变化,与时间的长短没有关系;水平方向振动变化不大,同时发现有2倍频、3倍频分量存在,说明泵体内部存在水力扰动,对汽泵轴承振动有一定的影响。 


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图3 汽动给水泵垂直方向频谱图  

3 处理方案及转子动平衡试验 
   2005年6月16日,为了防止振动增大而造成设备损坏,经过申请停止汽动给水泵运行转入设备检修。技术组制定了周密的检修计划和检修方案,从检查泵体的支撑、复测中心逐步扩大到泵体的全部解体,内部部件的检查。经过检查发现泵体内叶轮和口环、叶轮和导叶外壳、平衡鼓等部件间隙全部超过设计标准的最大值,同时对原装转子和新装转子全部进行了动平衡检查。

3.1 检修计划及方案

  检修部位及结果如表1所示。

3.2 转子的高速动平衡试验

  2005年6月20日,在泵体解体、检查、测量工作全部结束以后,将原泵轴、叶轮、平衡鼓、对轮等部件进行组装,委托北京电力设备总厂特种电机厂进行动平衡试验。

  试验结果:非驱动端不平衡量128.5g,驱动端不平衡量78.6g,说明运行的转子存在严重的质量不平衡,这是产生单倍频超标振幅的主要因素。

  由于泵体内大多数部件的配合间隙已经超标,因此将更换的新叶轮(4件)、平衡鼓(1件),进行了再次组装,重新进行动平衡,并且进行修刮、消减不平衡质量。

     
表1 检查部位及结果 

 

 
序号
 
检查部位
 
检查结果
 
处理措施

 
备注


 
 
1
 
地脚、猫爪、连接管道是否振动
 
①地脚螺栓紧固,无松动;②泵体猫爪刚性正常,无变形,猫爪间隙在标准范围内;③连接管道无剧烈振动,对泵体的振动无影响,轴承油系统管道抱卡松劲适度
 
 

 
 


 
 
2
 
复测对轮中心
 
①对轮中心在技术标准范围内,没有明显的漂移;②对轮圆周、端面无损伤、变形
 
 

 
 


 
 
3
 
驱动端、非驱动端轴承检查,推力轴承检查
 
①驱动端轴承下瓦进油边外角有2mm见方乌金损坏;②非驱动端下瓦乌金面全部损坏,乌金全部碎裂,大面积剥离;③轴承紧力、轴瓦间隙符合标准;
④推力轴承、推力盘完好
 
更换轴承备件

 
分析轴瓦的损坏是振动造成的,不是引发振动的原因


 
 
4
 
机械密封检查
 
两侧机封完好,未发生磨损和存在不平衡量。
 
 

 
 


 
 
5
 
芯包解体
 
①平衡鼓和平衡套间隙超出最大标准值0.25~0.45mm;②测量各级叶轮和口环间隙全部超出标准上限(0.30~0.53mm);③各级导叶和叶轮圆周间隙超标0.10~0.35mm
 
更换平衡鼓、叶轮4级、导叶4级叶轮健4件

 
更换的备件全部为三菱公司原厂备件


 
 
6
 
泵轴弯曲测量
 
解体后测量泵轴弯曲值均在0.02mm以内,符合工艺标准
 
 

 
使用原泵轴回装


 

    起初转子不平衡质量:驱动端为45.90g,非驱动端为53.30g;经过12次修整,转子剩余不平衡量:驱动端为4.85g,相角为222°;非驱动端为3.51g,相角 
61°。

  该动平衡试验结果根据国际标准 ISO 1940 G2.5级低速平衡标准,已经满足运行的要求。

3.3 泵体的组装和修复

  经过动平衡试验后的转子到工作现场进行组装,同时更换了泵体的橡胶圈、机械密封、两侧轴承等部件,组装过程完全依照设备检修规程的要求,精密测量,保证动静间隙在标准范围内。 

4 检修后启动及效果
   汽动给水泵经全面检修后,静态测量全部达到了优良,于2005年6月21日启动,并加入锅炉给水调节,进行了全过程的跟踪测量工作,检修后汽动给水泵各方向的振动值见表2。

表2 检修后汽泵各方向的振动值 mm
 

 
测试时间

(2005年)
 
小汽轮机

转  速

/r·min-1
 
非驱动端

垂直方向
 
非驱动端

水平方向
 
非驱动端

轴向方向
 
驱动端

垂直方向
 
驱动端

水平方向
 
 
6月21日20∶ 00
 
5500
 
0.023
 
0.021
 
0.017
 
0.045
 
0.022
 
 
6月22日20∶ 30
 
5700
 
0.035
 
0.032
 
0.023
 
0.028
 
0.019
 
 
6月23日22∶ 10
 
5800
 
0.042
 
0.029
 
0.012
 
0.017
 
0.012
 
 
7月28日9∶ 00
 
5720
 
0.029
 
0.018
 
0.009
 
0.019
 
0.012
 

   由表2可知:本次检修达到了预期的目的,修后给水泵振动全部合格,能够保证机组安全稳定运行。

5 结论
   从本次给水泵振动大影响安全运行及处理过程中,应吸取如下经验和教训:

  (1) 给水泵转子检修后应该进行转子动平衡试验,试验合格的转子才能够安装使用。

  (2) 检修时对轮找中心要提高标准,虽然是挠性联轴器,但不考虑挠性联轴器自身对中心偏差的补偿,从而提高了对轮找中心的精度。

  (3) 对猫爪严格按要求预留膨胀间隙,精修滑销,从而保证热态下泵体按正确的方向自由膨胀,最大限度的减小对中心的影响。

  (4) 泵体部件的动静间隙对泵体内水力流动特性影响很大,因此对给水泵这种高转速、高负荷的转机应该严格依照检修标准进行检修,尤其对通流检修的测量更应该认真仔细,技术人员要掌控备件的更换标准,不应该存在侥幸心理,同时也不能受到备件价格的影响。

  (5) 给水泵是发电企业的重要辅机,同时也是事故发生率相对比较高的辅机,轴承振动超标成为该设备的常见故障,据统计转子不平衡量造成的振动超标占事故总量的75%以上,因此建议企业进行备用芯包的准备,一旦发生事故,将芯包进行更换,大大缩短了设备退备的时间,为机组的安全运行打下坚实的基础。

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Tags:水泵,振动,原因 责任编辑:草木含羞

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