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300 MW 等級鍋爐給水泵振動故障分析及處理

2020-03-24 13:12:06
設(shè)備管理與維修 2020年2期
關(guān)鍵詞:倍頻給水泵軸瓦

董 帥

(神華國能天津大港發(fā)電廠有限公司,天津 300272)

0 引言

給水泵作為火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的重要輔機設(shè)備,發(fā)生缺陷或事故將嚴重影響機組安全穩(wěn)定運行,造成電量損失和設(shè)備損壞。給水泵運行中最容易引起設(shè)備強迫退出運行的問題就是振動。當給水泵振動超標時,如不及時退出運行檢修,將會造成設(shè)備故障擴大,容易引發(fā)機組強停事故。

某廠一期2 臺機組均為亞臨界壓力、一次中間再熱、單爐膛、強迫循環(huán)、平衡通風、固態(tài)排渣,汽包型燃煤鍋爐。每臺機組原設(shè)計配備3 臺50%容量電動6 級離心式給水泵,給水泵流量550 t/h,揚程2169 m,轉(zhuǎn)速5980 r/min(滿轉(zhuǎn)速),輸出功率3980 kW。給水泵通過液力耦合器獲得動力,從而輸出所需要的壓力和流量。

自2017 年11 月起,該廠1#機組給水泵經(jīng)常發(fā)生振動超標退出運行事件,給水泵高壓側(cè)水平振動以及垂直振動均超0.05 mm,低壓側(cè)基本正常,12 個月內(nèi)因振動問題檢查修理給水泵組15 次,更換芯包11 臺次,造成大量的人力、物力、財力損失,給企業(yè)安全生產(chǎn)帶來嚴重影響。

通過在線振動監(jiān)測的科技手段,分析振動頻譜特性,找準問題重點,徹底解決給水泵振動問題。并結(jié)合在線振動監(jiān)測診斷分析過程,介紹類似故障的檢查方法。

1 給水泵振動異常現(xiàn)象

該廠給水泵振動異常情況大部分發(fā)生在1A、1C 和2A 給水泵,1B、2B 給水泵運行狀態(tài)良好,未發(fā)生振動異常事件。振動異常的具體表現(xiàn):當給水泵進入5300~5600 r/min 高轉(zhuǎn)速區(qū)間工作時,高壓側(cè)水平及垂直振動逐漸升高,當振動值>0.03 mm 時,持續(xù)運行2~5 d 后振動值將達到0.05 mm 以上,若不及時停泵檢查修理,將進一步擴大振動超標范圍引發(fā)惡性事故。

給水泵退備檢查發(fā)現(xiàn),芯包發(fā)生動靜碰磨,疑似動靜碰磨引起振動增加。但每次檢修更換芯包后,給水泵僅可穩(wěn)定運行3周,當給水泵多次啟停后,仍然出現(xiàn)同類異常振動,難以確定引發(fā)給水泵異常振動的真正原因。

2 給水泵在線連續(xù)監(jiān)測分析

為了徹底解決問題,對1A 給水泵進行線振動監(jiān)測分析。

2.1 測量儀器及測點安裝

由于該泵沒有裝軸振測點測瓦振振動,為此在泵驅(qū)動端(低壓側(cè))軸承上裝一瓦振水平測點和垂直測點;在泵自由端(高壓側(cè))軸承上裝一垂直測點和水平測點。在泵尾部測數(shù)盤上貼一反光條,測泵轉(zhuǎn)速及振動相位。

2.2 給水泵測量數(shù)據(jù)

對給水泵進行連續(xù)2 h 的測試。測試結(jié)果見圖1、表1。

從表1 可以看出,泵兩端垂直振動不大,泵驅(qū)動端水平振動合格,泵自由端水平振動接近合格。

從振動趨勢圖可以看出,泵自由端水平振動在5300 r/min以上,振動波動幅度比較大。

圖1 工頻振幅μ/振動相位

表1 給水泵升速過程振動數(shù)值表

泵自由端水平振動頻譜顯示,在5300~5630 r/min 轉(zhuǎn)速下,振動波動大,除工頻振動外,還存在0.75 倍頻振動。見表2。

表2 自由端水平振動波動幅度較大時振動主頻率

2.3 分析依據(jù)

給水泵各種振動故障頻譜特征所對應(yīng)的故障點如下:

(1)1 倍頻。主要是由于給水泵芯質(zhì)量不平衡造成,包括鍵斷裂飛脫或磨損、平衡盤不均勻磨損、葉輪偏心等。

(2)2 倍頻。產(chǎn)生2 倍頻的原因比較復(fù)雜,有轉(zhuǎn)子不對中、共振、摩擦、軸承松動、軸承間隙大、兩倍渦旋、部件松動等。

(3)次低頻。指半倍頻,通常稱為半速渦動或次同步渦動,這主要與軸瓦內(nèi)油膜失穩(wěn)或工質(zhì)流體動力學(xué)原因有關(guān)。

(4)葉片旋轉(zhuǎn)激振。頻率是葉輪葉片個數(shù)(Z)×通頻,來自于通流部分的葉輪葉片和擴壓導(dǎo)葉對流體的作用。

(5)低頻。低于10 Hz 的低頻振動主要來自給水系統(tǒng)、循環(huán)管線等的影響。

2.4 分析結(jié)果

通過測試,該廠1A 給水泵出現(xiàn)了0.75 倍頻振動,該振動屬于次低頻振動范疇。根據(jù)頻譜特征分析,該泵振動故障屬于軸瓦故障,是油膜失穩(wěn)導(dǎo)致的次同步渦動。軸在瓦中處于失穩(wěn)臨界邊緣,在工況變化到一定條件下,油膜厚度發(fā)生變化,對應(yīng)的油膜剛度發(fā)生變化,進而軸在瓦中的穩(wěn)定性發(fā)生變化,軸在瓦中失穩(wěn)。

3 給水泵的檢修及結(jié)果

為了驗證分析結(jié)果,對1A 給水泵進行維修:①將軸瓦進油溫度從36 ℃提升到41 ℃;②軸瓦解體,修刮軸瓦中分面至接觸良好;③調(diào)整軸瓦中心和對輪中心至達標;④解體檢查再循環(huán)門,更換底口及內(nèi)外圈密封墊。

給水泵軸瓦檢修后,振動趨勢明顯降低,泵轉(zhuǎn)速至5300 r/min范圍內(nèi),振動監(jiān)測數(shù)據(jù)平穩(wěn)在0.006 mm,最大振動0.015 mm,且相位穩(wěn)定,振動良好。

4 結(jié)論

(1)給水泵振動的原因比較多,也比較復(fù)雜,當給水泵發(fā)生振動故障時,不要僅憑經(jīng)驗盲目進行檢修作業(yè),查找引發(fā)振動的原因是檢修的關(guān)鍵前提。

(2)利用在線振動監(jiān)測分析裝置,可準確判斷振動原因,減少檢修資源浪費。

(3)一般情況下,存在故障給水泵的振動信號由兩種或兩種以上的頻率組成。如何區(qū)分這些復(fù)合頻率、確定故障點,需要技術(shù)人員進行綜合分析判斷。

(4)對給水泵提前進行在線振動監(jiān)測,可預(yù)防給水泵運行中的潛在安全隱患,避免因振動異常而造成事故。

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