某電廠機組A給水泵汽輪機振動問題的分析處理

1、湛江發(fā)電廠3號機組A給水泵汽輪機振動問題的分析處理鐘達紅1，關(guān)南強2，魯周勛2（1湛江發(fā)電廠，廣東湛江 524099；2. 廣東省電力試驗研究所，廣東 廣州510600）摘要：敘述了湛江發(fā)電廠3號機組A汽動給水泵汽輪機2號瓦振動問題的分析及處理的整個過程，指出造成2號瓦振動大的主要原因是不平衡及軸瓦剛性差。解決的辦法是對轉(zhuǎn)子進行動平衡和更換軸瓦。關(guān)鍵詞：給水泵汽輪機；振動；動平衡1 給水泵汽輪機及振動情況簡述湛江發(fā)電廠3號機組A給水泵汽輪機是東方汽輪機廠生產(chǎn)的G3.6-0.78型單缸、單軸凝汽式汽輪機，它是為驅(qū)動300 MW機組配套的50%容量給水泵而設(shè)置的，其軸系簡圖如圖1所示。該機自199

2、9年6月投產(chǎn)以來一直存在2號軸瓦振動大的問題，軸振最大達到100 m，瓦振最大達190 m。該機的軸振動報警值設(shè)定為80 m，跳機值為130 m，無瓦振保護。經(jīng)過數(shù)月的振動測量及分析，最后通過轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡、三次更換軸瓦、調(diào)整軸承間隙及軸承座剛度的方法降低了振動，滿足了安全運行的要求。A給水泵汽輪機的主要參數(shù)：工作汽源（額定參數(shù)）339 /0.786 MPa；高壓輔助汽源537 /16.67MPa；額定轉(zhuǎn)速5337r/min；運行轉(zhuǎn)速范圍為3 1005 900 r/min（6 327 r/min脫扣）；一階臨界轉(zhuǎn)速2 620 r/min（設(shè)計值），二階臨界轉(zhuǎn)速9 233 r/min（設(shè)計值）。

3、汽輪機與給水泵的聯(lián)接通過齒形撓性聯(lián)軸器。 2 振動原因分析及動平衡2.1 振動原因分析A給水泵汽輪機2號瓦為可傾瓦，由5塊能在支點上自由傾斜的弧形瓦塊構(gòu)成，軸承座落在排汽缸上。該瓦在試運過程中就發(fā)現(xiàn)軸振較大,在5 800 r/min時，軸振為80 m，已達報警值；其水平瓦振高達170 m，與瓦座相連的排油管道及盤車電機等也產(chǎn)生了劇烈振動。振動使軸承箱螺絲松動，嚴重影響了機組安全運行。由測量的數(shù)據(jù)看，2號瓦振及軸振在低速下較小，而在轉(zhuǎn)速升到5 000 r/min后，振動開始加大，表1列出了某次測量得到的一組數(shù)據(jù)。由頻譜分析看，其振動成分主要為一倍頻（圖2所示）?？梢钥闯?，轉(zhuǎn)子存在不平衡，決定首先

4、通過動平衡來減小2號瓦處的軸振，然后再設(shè)法消除2號瓦的水平瓦振。2.2 轉(zhuǎn)子的動平衡根據(jù)給水泵汽輪機轉(zhuǎn)子的特點及振動特點，先試加重120 g，相角180°。加重面在2號瓦處的末級葉輪的平衡螺孔中，其半徑為324 mm。加重后測量的振動結(jié)果如表2所示?？梢?，試加重后振動變化較大，且通過臨界轉(zhuǎn)速時軸振超過100 m。根據(jù)原始振動及試加重后的振動值，計算得到調(diào)整質(zhì)量及相角分別為40 g和58°。表3示出調(diào)整加重后的振動數(shù)據(jù)。由結(jié)果看，這次加重效果很好，軸振在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)變化較平穩(wěn)，且小于50 m。但2號瓦水平振動變化不顯著。2.3 2號瓦振動原因分析動平衡消除了軸振，并不能消除

5、瓦振。經(jīng)過分析認為2號瓦水平振動大的主要原因在于該瓦水平方向剛度較差，致使其與排油管道等相連部件產(chǎn)生了共振（在5 5005 700 r/min范圍內(nèi)有一個共振區(qū)）。通過對軸承座及其相連的排油管實施加固、檢查對中等措施后均未湊效，最后決定更換2號瓦以增加其剛度。 3 第一次更換2號瓦后振動情況3.1 振動現(xiàn)象1999年12月，對3號機A給水泵汽輪機2號瓦進行換瓦處理，軸瓦上頂隙由0.30 mm調(diào)整為0.38 mm。換瓦后初步運行發(fā)現(xiàn)，A給水泵汽輪機在轉(zhuǎn)速達4 900 r/min后， 1號、2號軸振迅速上升，在4 916 r/min時，2號軸振最大為155 m。表4為開機時測量的數(shù)據(jù)，此次測量解除

6、了A給水泵汽輪機的振動保護。圖3示出了2號瓦軸振的頻譜級聯(lián)圖。由圖3可見，1×分量不大且較穩(wěn)定，2×，3×分量較明顯，還出現(xiàn)了0.5×分量，由測量結(jié)果及數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論：轉(zhuǎn)子的不平衡量很??；換瓦后的轉(zhuǎn)子的對中狀況較差；2號瓦的軸瓦穩(wěn)定性較差，軸瓦可能已磨損。根據(jù)上述結(jié)論，決定對A給水泵汽輪機2號瓦揭瓦檢查。3.2 揭瓦檢查的結(jié)果1999年3月1日3號機組停機后，對A給水泵汽輪機2號瓦進行揭瓦檢查，發(fā)現(xiàn)兩塊下瓦烏金均已嚴重磨損，其中一塊已露出部分鐵胎底（兩塊下瓦均裝有軸瓦金屬溫度測溫探頭），經(jīng)測量2號瓦處轉(zhuǎn)子中心下沉約730 m；上瓦三塊，中間一塊磨損較嚴

7、重，兩側(cè)瓦塊只稍有磨損；軸項表面尚光滑，未發(fā)現(xiàn)有較深磨痕。2號瓦側(cè)軸封片略有磨損。1號軸承結(jié)構(gòu)與2號相同，經(jīng)檢查只有一塊下瓦略有劃痕，其它完好，于是將2號瓦全部更換。揭瓦后的檢查結(jié)果和停機前的振動診斷基本相符，烏金嚴重磨損致使轉(zhuǎn)子中心下沉730 m，雖然使用的是彈性聯(lián)軸器，但其補償是有限的，故出現(xiàn)轉(zhuǎn)子對中不良。在運行中一直未發(fā)現(xiàn)2號瓦金屬溫度有異常升高的現(xiàn)象，估計軸瓦烏金磨損逐漸發(fā)展是由于2號瓦振動大引起的。4 第二次換瓦后的情況2000年3月11日，A給水泵汽輪機第二次更換2號瓦后試運。這次軸瓦頂隙調(diào)整為0.30 mm。首次試運時小汽機不帶給水泵，用廠用汽源單獨沖轉(zhuǎn)A給水泵汽輪機。當A給水泵

8、汽輪機沖至3 100 r/min時，發(fā)現(xiàn)2號瓦的金屬溫度已升至65 ，其振動未見異常；到3 500 r/min時，瓦溫80 ；到4 000 r/min時，瓦溫迅速上升至115 ，此時立即手動打閘停機，當時2號瓦的回油溫度只有43.5 。圖4為當時主控室計算機上顯示的各參數(shù)的趨勢圖。由圖4可見，轉(zhuǎn)速由3 300 r/min升至3 800 r/min以上時，2號瓦的金屬溫度急劇上升。2號軸振在轉(zhuǎn)速由2 200 r/min升至3 100 r/min時有一個小波峰，這是通過轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速（約2 620 r/min）時出現(xiàn)的現(xiàn)象。揭瓦檢查發(fā)現(xiàn)，2號瓦烏金已經(jīng)燒損，全周范圍內(nèi)的5個瓦塊均嚴重燒損。于是將5個

9、瓦塊全部更換，并對A給水泵汽輪機的潤滑油進行過濾，發(fā)現(xiàn)潤滑油濾網(wǎng)干凈無雜質(zhì)，油質(zhì)也合格。由趨勢圖看， 2號瓦的金屬溫度隨著給水泵汽輪機轉(zhuǎn)速的升高而升高，基本上是一個臺階一個臺階對應(yīng)的，如圖4所示，故認為軸承的進油量偏小造成軸瓦燒毀。導致潤滑油量偏少的原因有二：一是軸承的進油孔偏小，直徑僅為3 mm；二是在前次2號瓦燒損時，由于轉(zhuǎn)子中心下沉了730 m而將軸承油檔磨損,造成油檔間隙大大增加，從而使油管進來的潤滑油大部分從油檔間隙流走，使軸承潤滑、冷卻不足，軸瓦溫度升高，最終在高轉(zhuǎn)速下將瓦燒毀。于是采取了下述措施：將軸承的進油孔直徑由3 mm加大到4 mm；重新加工和調(diào)整軸承油檔，使擋油環(huán)內(nèi)孔符合

10、設(shè)計要求；調(diào)整2號瓦緊力，以增加2號瓦的剛度。5 第三次換瓦后的情況2000年3月12日，A給水泵汽輪機第三次換瓦，頂隙由0.30 mm調(diào)至0.18 mm，緊力由原來的0.01mm調(diào)至0.03 mm。在不帶泵的情況下，將給水泵汽輪機沖至5 600 r/min，此時2號瓦金屬溫度為62 ，2號瓦軸振42 m；沖至5 800 r/min時，2號瓦金屬溫度61 ，2號瓦軸振80 m。試運情況基本符合要求，后將A給水泵汽輪機和給水泵聯(lián)上。3月13日3號機組正常啟動并網(wǎng)，投入A給水泵汽輪機運行，其振動值如表6，可見振動有較大改善，能滿足長期穩(wěn)定運行的需要。6 結(jié)束語通過對湛江電廠3號機組A給水泵汽輪機2號瓦的幾次振動分析診斷，找到了問題所在，一是轉(zhuǎn)子存在較大的不平衡量，解決辦法是對轉(zhuǎn)子進行動平衡；二是2號瓦軸承的剛度不足，解決