300MW機(jī)組汽動(dòng)給水泵異常振動(dòng)原因分析與處理

張家偉，牟法海

（1.河北華電石家莊鹿華熱電有限公司，河北 石家莊；2.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，河北 石家莊 050021）

0 概 述

某熱電廠2號(hào)機(jī)組為300MW抽汽凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，該機(jī)配備2臺(tái)汽動(dòng)給水泵（設(shè)備編號(hào)為2號(hào)A、2號(hào)B），汽動(dòng)給水泵的型號(hào)為FK6F32M、整體式芯包、臥式泵，揚(yáng)程為2 313m，額定轉(zhuǎn)速5 116 r／min，額定流量為747.5t／h。支撐泵的軸承是圓柱型徑向滑動(dòng)軸承，密封形式為機(jī)械密封。單臺(tái)汽動(dòng)泵運(yùn)行時(shí)，能保證機(jī)組負(fù)荷60%B－MCR的給水量，2臺(tái)汽動(dòng)泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)，能保證機(jī)組負(fù)荷100%B－MCR的給水量。驅(qū)動(dòng)給水泵的小汽輪機(jī)型號(hào)為NK63／71／0型單缸、單軸、純凝汽、反動(dòng)式，額定功率為9 655kW，額定轉(zhuǎn)速5 587r／min，通過(guò)齒形聯(lián)軸器直接帶動(dòng)給水泵運(yùn)行。給水泵設(shè)有中間抽頭和增壓級(jí)，分別用于再熱器和過(guò)熱器的減溫水，抽頭壓力為11.7MPa，抽頭流量為52t／h。泵組的基礎(chǔ)為彈性支持基礎(chǔ)。

1 設(shè)備的異常振動(dòng)

該型汽動(dòng)給水泵投產(chǎn)后，一直存在前、后軸承（3號(hào)、4號(hào)軸承）瓦振超標(biāo)的問(wèn)題，其中3號(hào)軸承的瓦振比4號(hào)軸承更大。為了解決該泵的振動(dòng)問(wèn)題，在2013年機(jī)組檢修時(shí)，更換了泵的芯包。更換芯包后，3號(hào)、4號(hào)軸承的瓦振不僅沒(méi)有改善，還有所增大。當(dāng)汽動(dòng)給水泵的轉(zhuǎn)速為4 443r／min時(shí)，3號(hào)、4號(hào)軸承在水平方向上的瓦振，分別為166μm、197 μm。在Y方向上，3號(hào)軸承的軸振為81μm，4號(hào)軸承的軸振為19μm。由于3號(hào)、4號(hào)軸承的瓦振仍然超標(biāo)，在2013年6月，又對(duì)汽動(dòng)給水泵進(jìn)行了臨修。臨修時(shí)，重點(diǎn)檢查了號(hào)3、號(hào)4軸承和泵與小汽機(jī)的中心位置。臨修時(shí)發(fā)現(xiàn)，3號(hào)、4號(hào)軸承的瓦蓋基本無(wú)緊力，給水泵轉(zhuǎn)子比小汽機(jī)轉(zhuǎn)子的中心位置低900μm。將3號(hào)、4號(hào)軸承的瓦蓋緊力調(diào)整至上限，頂部間隙調(diào)整至下限，將給水泵轉(zhuǎn)子的中心位置調(diào)高了900μm。檢修后，3號(hào)、4號(hào)軸承的瓦振有所減小，但振幅還是超標(biāo)。當(dāng)給水泵的轉(zhuǎn)速為4 443 r／min時(shí)，3號(hào)、4號(hào)軸承在水平方向上的瓦振，分別為111μm、151μm。3號(hào)軸承在Y方向上的軸振為26μm，4號(hào)軸承在Y方向上的軸振為36μm。為了消除3號(hào)、4號(hào)軸承的瓦振，保證設(shè)備安全穩(wěn)定地運(yùn)行，再次對(duì)該泵進(jìn)行了檢修。檢修前，測(cè)得3號(hào)、4號(hào)軸承的瓦振及軸振數(shù)據(jù)，如圖1所示。

圖1 3號(hào)軸承在Y方向上的振動(dòng)

2 振動(dòng)原因分析

圖4 4號(hào)軸承在水平方向上的振動(dòng)

從圖1～圖4可知，3號(hào)、4號(hào)軸承的軸振不是很大，但瓦振超標(biāo)。振動(dòng)時(shí)，振幅隨著轉(zhuǎn)速的升高先是緩慢爬升，然后會(huì)快速增大，振幅以振動(dòng)的主振頻率為基頻。振動(dòng)與激振力和支撐動(dòng)剛度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是與作用在設(shè)備上的激振力成正比，與它的動(dòng)剛度成反比，作用在設(shè)備上的激振力與轉(zhuǎn)速的平方成正比［1］。鑒于現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)情況，分析后認(rèn)為，造成3號(hào)、4號(hào)軸承瓦振超標(biāo)的主要原因，是3號(hào)、4號(hào)軸承座的支撐剛度較弱，次要原因是泵組轉(zhuǎn)子存在不平衡質(zhì)量。考慮到該泵已更換芯包，但3號(hào)、4號(hào)軸承的瓦振仍然超標(biāo)，這說(shuō)明不平衡質(zhì)量不在泵的芯包上，泵組轉(zhuǎn)子除了芯包，還有聯(lián)軸器的平衡問(wèn)題。所以，不平衡質(zhì)量也可能存在于聯(lián)軸器上。

3 處理措施及效果

消除由于支撐剛度較弱引起的振動(dòng)主要從增加支撐系統(tǒng)剛度和降低激振力兩個(gè)方面入手［2］。增加支撐系統(tǒng)剛度常采取的措施：（1）對(duì)彈性支持基礎(chǔ)進(jìn)行加固。（2）在3號(hào)、4號(hào)軸承座的外伸端增加支撐。（3）調(diào)整3號(hào)、4號(hào)軸承間隙，將頂隙調(diào)整至下限，緊力調(diào)整至上限。由于受到現(xiàn)場(chǎng)條件限制，現(xiàn)場(chǎng)不具備加固彈性支持基礎(chǔ)的條件，對(duì)只能3號(hào)、4號(hào)軸承座的外伸端增加臨時(shí)支撐。將一根枕木橫擔(dān)在3號(hào)、4號(hào)軸承座的正下方，用2個(gè)千斤頂進(jìn)行支撐。增加臨時(shí)支撐后，3號(hào)、4號(hào)軸承的瓦振有所降低，但臨時(shí)支撐并不能徹底解決問(wèn)題。再次調(diào)整軸承的間隙，將3號(hào)、4號(hào)軸承頂隙調(diào)整至下限，緊力調(diào)整至上限。調(diào)整后，3號(hào)、4號(hào)軸承的瓦振有所減小，但仍然超標(biāo)。

采取增加支撐措施后，未能解決3號(hào)、4號(hào)軸承瓦振超標(biāo)的問(wèn)題。為了消除3號(hào)、4號(hào)軸承瓦振超標(biāo)現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)討論，決定對(duì)該泵進(jìn)行動(dòng)平衡處理，降低轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的激振力。通過(guò)計(jì)算和動(dòng)平衡處理，確定了轉(zhuǎn)子的加重方案，在聯(lián)軸器上加重40g∠145度。加重后，3號(hào)、4號(hào)軸承的瓦振得到明顯改善，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為4 443r／min時(shí)，3號(hào)、4號(hào)軸承在水平方向的瓦振，分別降為6μm、7μm。

4 結(jié) 語(yǔ)

汽動(dòng)給水泵3號(hào)、4號(hào)軸承座的外伸端較長(zhǎng)，是造成3號(hào)、4號(hào)軸承支撐剛度較弱的原因。由于受到汽動(dòng)給水泵安裝位置的限制，無(wú)法對(duì)3號(hào)、4號(hào)軸承座采取加固措施。所以，在檢修時(shí)將緊力調(diào)整至上限，頂部間隙調(diào)整至下限，如果考慮軸溫升高的問(wèn)題，可以將側(cè)隙適當(dāng)放大。因?yàn)榇舜蝿?dòng)平衡的加重部位在聯(lián)軸器上，所以，今后檢修時(shí)，在拆卸聯(lián)軸器之前，一定在聯(lián)軸器上做好標(biāo)記，確保所加的平衡塊位置不發(fā)生變化。另外，汽動(dòng)給水泵的安裝基礎(chǔ)為彈性基礎(chǔ)，會(huì)擴(kuò)大給水泵的因不平衡所產(chǎn)生的振動(dòng)，因此建議，在泵出廠前，對(duì)泵的芯包及聯(lián)軸器一起進(jìn)行高速動(dòng)平衡試驗(yàn)，