王濱，朱寶森，趙毓勝，彭德軍

(1.華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204;2.青島科技大學(xué)，山東 青島 266042)

1 給水泵汽輪機概況

某發(fā)電公司330 MW汽輪機配置1臺100%容量的汽動給水泵和1臺50%容量的電動給水泵。汽動給水泵為80CHTA/4型筒式多級離心泵，由100%容量的單軸、單缸、新汽內(nèi)切換、凝汽式給水泵汽輪機直接驅(qū)動。給水泵汽輪機的額定轉(zhuǎn)速為5400 r/min，一階臨界轉(zhuǎn)速為2 545 r/min，二階臨界轉(zhuǎn)速為11721 r/min，運行轉(zhuǎn)速范圍為3 100～5 900 r/min。

給水泵汽輪機和汽泵用活動式齒形聯(lián)軸器連接。支撐給水泵汽輪機的#1，#2軸承主要由5塊可傾瓦組成，安裝在給水泵汽輪機下缸上。汽動給水泵組軸系形式如圖1所示。

圖1 汽動給水泵組軸系

2 給水泵汽輪機出現(xiàn)的振動情況

2009年6月3日，機組負荷為261.9 MW，給水泵汽輪機轉(zhuǎn)速為4888 r/min，給水泵汽輪機#2軸承x向軸振由71.2 μm 瞬間突增到90.7 μm，3 min后下降至65 μm。同時，#1軸振也發(fā)生了相應(yīng)變化，其x向軸振最大達71.2 μm。類似現(xiàn)象在此后1個多月內(nèi)又多次出現(xiàn)，具體情況見表1。

從表1可以看出，給水泵汽輪機的軸振與負荷變化有關(guān)，在負荷突升和突降的過程中，表現(xiàn)特別明顯。#2軸承x向軸振頻譜圖如圖2所示。

圖2 #2軸承x向軸振頻譜圖

3 振動原因分析及處理

3.1 振動原因分析

通過現(xiàn)場測振，給水泵汽輪機#1，#2瓦的蓋振(水平、垂直、軸向3個方向)并不大，只有#2瓦水平方向的蓋振為62 μm，其余都在15 μm以內(nèi)，油溫正常。汽動給水泵#3軸瓦蓋振水平方向最大，為49 μm，汽動給水泵的瓦振 (#3，#4軸承)超過了給水泵汽輪機的瓦振(#1，#2軸承)，且振動頻譜以1倍頻振動為主(如圖2所示)。在水平結(jié)合面上距離差為100mm處，對基礎(chǔ)軸承座連接剛度進行了檢測，差別振動為2 μm，作者認為振動主要是由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動不平衡引起的。

3.2 第1次處理

2009年10月1日，機組在低負荷期間，對汽動給水泵進行了檢修。在拆卸過程中，作者發(fā)現(xiàn)汽動給水泵轉(zhuǎn)子有明顯的磨損痕跡，磨損點在驅(qū)動端機械密封的冷卻室，泵體口環(huán)處有嚴重的磨損現(xiàn)象。汽動給水泵平衡盤處的支持環(huán)整圈有嚴重的不均勻沖蝕現(xiàn)象，整個支持環(huán)最薄處軸向僅剩2.5 mm。因磨損嚴重，將原芯包整個更換。10月4日開機后，瓦振測量正常。分析并總結(jié)振動的具體原因有以下2個方面:

(1)由于口環(huán)間隙不均勻變大，造成水泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動精度降低;再加上轉(zhuǎn)子碰磨引起水泵支撐剛度變化，從而引起臨界轉(zhuǎn)速的變化。

(2)由于水泵平衡盤支持環(huán)沖蝕，造成泵運轉(zhuǎn)質(zhì)量的不平衡，它所引起的振動隨水泵支持環(huán)沖蝕程度而增大，造成水泵轉(zhuǎn)子振動隨轉(zhuǎn)速和時間緩慢增大。

3.3 振動出現(xiàn)的新情況及原因分析

2009年10月6日，#2軸承軸振再次增大，最大軸振為74 μm。10月7日，軸振達到報警值75 μm，蓋振也達到100 μm，根據(jù)蓋振大于軸振的實際情況，可判斷出軸承座部分出現(xiàn)共振且振動呈明顯的沿聯(lián)軸器增加的跡象。從該瓦振、軸振測量信號的頻譜分析表明，其振動以1x頻為主，查閱復(fù)裝時的中心數(shù)據(jù)為泵高0.015 mm，上扒口為0.010 mm，泵偏電側(cè)0.045 mm，中心正常。隨后檢查了#2軸承的溫度和進、回油溫度，軸溫較修前下降，#2瓦的載荷明顯過低。通過現(xiàn)場測溫，發(fā)現(xiàn)汽動給水泵地腳螺絲基礎(chǔ)處溫度偏高，達到100℃左右，而給水泵汽輪機#2軸承基礎(chǔ)處溫度為環(huán)境溫度，兩者相差達70℃左右。綜合振動頻譜、中心和瓦溫數(shù)據(jù)，作者分析認為，該振動是由激振力引起的，其原因是:由于給水泵汽輪機和泵體的基礎(chǔ)框架受熱不均引起的熱、冷態(tài)膨脹差異，造成熱態(tài)時轉(zhuǎn)子中心不正，導(dǎo)致軸承振動再次增大。

3.4 第2次處理

2009年10月7日，對汽動給水泵組進行了第2次處理。拆卸聯(lián)軸器重新復(fù)中心時，考慮到熱態(tài)泵轉(zhuǎn)子和給水泵汽輪機轉(zhuǎn)子的溫差，將水泵中心下落了0.65mm，最后的中心結(jié)果為泵高0.100mm，泵偏東0.090 mm，下扒口0.065 mm，東扒口0.030 mm。

重新啟動后，給水泵汽輪機軸振由修前的70 μm下降到38 μm的正常水平，但#2瓦蓋振仍然很大，轉(zhuǎn)速在低于 4 300 r/min時振動正常，高于5100 r/min時#2瓦水平蓋振在100 μm左右，聯(lián)軸器處水平蓋振最大為138 μm，給水泵汽輪機排汽缸水平結(jié)合面的振動也明顯增大，10月16日，最大達到227 μm。在10月16日測量的給水泵汽輪機#2瓦水平蓋振動的頻譜圖如圖3所示。

圖3 #2瓦水平蓋振動頻譜圖

3.5 第3次處理

2009年10月17日，給水泵汽輪機停止后，作者認真檢查了中心、轉(zhuǎn)子彎曲、聯(lián)軸器的情況。

解體聯(lián)軸器，復(fù)測中心情況為泵高0.100 mm，泵偏東0.010 mm，下扒口0.065 mm，西扒口0.005 mm，該中心完全符合要求。繼續(xù)調(diào)整中心的意義已經(jīng)不大。分析了振動頻譜圖沒有明顯的低階諧波分量且振幅沒有明顯的波動現(xiàn)象，可以排除動、靜碰磨。

2009年10月17日晚，空試給水泵汽輪機，在給水泵汽輪機降負荷解列過臨界轉(zhuǎn)速的過程中，沒有檢測到振動異常增大的問題，據(jù)此可排除汽輪機轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲的可能。

檢查活動式聯(lián)軸器，發(fā)現(xiàn)機側(cè)共有總齒數(shù)1/3的齒牙磨損。由于處理時間緊迫，給水泵汽輪機聯(lián)軸器無備品，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，該聯(lián)軸器兩端尺寸完全對稱。該公司決定將該聯(lián)軸器倒置使用，這樣，可以暫時用非工作面代替磨損的工作面。相當于減少了磨損間隙增大了非工作間隙，減少了聯(lián)軸器的徑向不均勻滑移，可降低振動的激振力。

聯(lián)軸器連接后，重新啟動汽動給水泵組，測量給水泵汽輪機、給水泵軸振均小于30 μm，隨后進行了一段時間的連續(xù)觀測，發(fā)現(xiàn)#1，#2軸承的瓦振、軸振均小于30 μm，振動均在正常值范圍內(nèi)。由此確定聯(lián)軸器齒牙磨損是造成給水泵汽輪機#2瓦蓋振增大的主要原因。

4 結(jié)束語

活動式聯(lián)軸器在中心偏差很小時會起到一定的補償作用，但在傳遞扭矩的長期運行中會引起活動部件的磨損，特別是在聯(lián)軸器兩端存在差別振動時更會加劇磨損，因而會引起軸承振動增大。通過上面的調(diào)整可以看出，在第1次調(diào)整中，由于機泵兩側(cè)的振動差別較大，聯(lián)軸器已經(jīng)產(chǎn)生了很大的磨損，具體反映在2009年6—7月檢測到的機組升、降負荷過程中的振動突升，其原因為當齒牙磨損后，齒間和齒頂?shù)拈g隙增大旋轉(zhuǎn)齒輪偏向一側(cè)，產(chǎn)生偏心而引起的不平衡力，加劇了給水泵汽輪機振動增大。在第2次調(diào)整后，振動沿聯(lián)軸器明顯增大的跡象已經(jīng)表明，活動式聯(lián)軸器內(nèi)齒輪的齒頂和齒間隙已經(jīng)很大，現(xiàn)場靠近聯(lián)軸器側(cè)有明顯的噪音，該活動式聯(lián)軸器已經(jīng)成為轉(zhuǎn)子1x增大的激振源。因為它是由質(zhì)量偏心所引起的振動，所以，它的頻譜特征也以1x為主。

在2009年11月的機組小修中，更換了已磨損的聯(lián)軸器，使問題得到了徹底解決，同時，對采用相同類型的聯(lián)軸器也進行了檢查，加強了狀態(tài)檢修。此次汽動給水泵組振動的處理，過程雖波折但最后獲得了滿意的效果，其經(jīng)驗可供其他電廠處理同類型汽動給水泵組相似故障時參考。

［1］施維新.汽輪發(fā)電機組振動及事故［M］.北京:中國電力出版社，2008.

［2］陸頌元.汽輪發(fā)電機組振動［M］.北京:中國電力出版社，2000.