崇信電廠2×660MW給水泵組變頻改造及振動故障處理

徐曉峰， 田進德， 賀博， 李金穎

（1.中國電建集團上海能源裝備有限公司，上海201316；2.中國水利水電第四工程局有限公司，西寧810007）

0 引言

給水泵組作為火力發電廠主要輔機，其運行的經濟性和可靠性直接關系到機組能否安全經濟運行。隨著火力發電機組容量的增加，給水泵組功率增加明顯，對給水泵組進行節能改造可降低廠用電。對于負荷多變的電廠，其給水泵在偏離額定工況運行時效率降低，增加了能耗，因此對其給水泵組進行優化改造后的節電效果更為明顯[1]。振動作為一種復雜的物理現象，在不同領域有利有弊。在旋轉機械設備中，振動會降低設備可靠性及使用壽命，嚴重情況下造成設備損壞。給水泵作為典型的旋轉機械，振動作為衡量其穩定運行的重要指標，往往需在泵組中設置振動監測裝置，監測其運行狀況。

本文主要介紹崇信電廠2×660 MW給水泵組變頻改造及2號機A給水泵振動故障處理，可為相似機組改造及故障處理提供參考。

1 給水泵組配置

崇信電廠2×660 MW超臨界機組采用直接空冷、雙缸雙排氣技術，給水泵組采用電動驅動方式，布置在汽機房0 m層，除氧器布置在14.7 m層。

1.1 改造前泵組配置

改造前機組采用3×35%容量電動給水泵組，每臺泵組采用同軸布置，電動機通過副軸伸端驅動前置泵，通過主軸伸端驅動偶合器帶動給水泵。改造前機組采用沈陽水泵廠MDG346給水泵，YNKn400/300J前置泵，液力偶合器采用日本荏原GCH104A1-54D。

1.2 改造后泵組配置

改造后機組保留1臺35%容量的電動給水泵組做為啟動備用泵組，同時在原有臺位上布置2臺50%容量的給水泵組，每臺泵組其前置泵由定速電動機單獨驅動，給水泵通過2級高壓電動機變頻電動機加齒輪箱增速驅動。新配50%容量給水泵的電動機，采用高壓變頻器一拖一的控制方式。改造后機組采用上海能源裝備有限公司的HPT300-340M給水泵，HZB253-640前置泵，齒輪箱采用德國亨舍爾HTG540。拆除偶合器工作油及潤滑油冷卻器，在其位置上布置XYZ-580型稀油站對給水泵及電動機進行潤滑，同時為增加給水泵組的安全可靠性，在高位布置事故油箱，保證給水泵組在稀油站失電情況下能安全平穩停機。

2 變頻改造前后節電效果

針對電廠實際運行情況，選取660 MW、600 MW、530 MW、450 MW、400 MW及最低負荷工況等典型負荷工況進行節電分析。如表1所示，經過變頻改造后在不同負荷工況下，均有較好的節電效果，且在低負荷工況下，節電效果更明顯，當負荷低于450 MW，其節電效果超過50%。出現這種原因主要與偶合器的運行特性曲線有關。偶合器在額定轉速及功率下其效率較高約為95%～96%，但隨著轉速降低，其效率降低，當轉速降低到額定轉速的75%以下時效率陡降。

由于無660 MW、600 MW、530 MW、450 MW、400 MW等工況的詳細的年運行小時分配數，所以按機組年運行4000 h、平均400 MW負荷、上網電價0.33元/（kW·h）估算，單臺機組改造每年可為電廠節約廠用電2900萬kW·h，節省電費957萬余元。

3 給水泵振動故障排查方案

給水泵振動的根源是轉子的振動，轉子的振動包括轉軸和軸承的振動。通過監測軸振及軸承振動均可以反映泵組運行情況。該項目采用渦流傳感器對軸振幅進行監測。

表1 變頻改造前后機組節電參數對比

3．1 給水泵振動情況

在完成崇信電廠2×660 MW機組4臺給水泵組變頻改造施工后，分別對4臺給水泵組進行調試。調試分為單調和聯調，首先分別對變頻器、電動機進行單獨調試；其次電動機帶齒輪箱聯調；最后，電動機帶齒輪箱和給水泵聯調。

調試過程中1號機A、B給水泵及2號機B給水泵均運行正常。2號機A給水泵，電動機單調，運行參數正常；電動機帶齒輪箱聯調，齒輪箱、電動機運行參數正常；電動機帶齒輪箱和給水泵聯調，給水泵軸振超過100 μm報警值，達到125 μm停機。

3．2 給水泵振動故障排查

造成給2號機A給水泵軸振超標原因較多，需依據排查的難易程度一一排查處理，其排查處理步驟如下：1）振動測量設備及線路故障——排查振動測量裝置及系統測點；2）潤滑系統問題——檢查潤滑油油壓、油量、油質；3）轉子對中問題——排查聯軸器對中情況、基礎安裝；4）軸承安裝問題——排查傳動端、自由端徑向軸承、推力軸承安裝情況；5）整個轉子動平衡問題——采用外界動平衡系統進行測量，計算轉子不平衡量并作平衡。

按照上述步驟1）～步驟5）進行處理，確認了2號機A給水泵振動是整個轉子動平衡問題引起的，需進行進一步處理。

4 給水泵轉子系統現場動平衡

4．1 測點布置

2號機A給水泵振動監測點布置在給水泵兩側（采用X、Y向布置，共4點，具體布置方式如圖1所示），現場動平衡過程以此4點軸振振幅為評判依據。

圖1 現場動平衡測點布置圖

振動測量傳感器借用安裝于給水泵兩側的軸振傳感器，鍵相信號取自自行安裝的光電傳感器，采用Bodev BD8000設備進行現場測量及分析。

4.2 振動測量及分析

2號機A給水泵額定轉速5827 r/min，考慮調試階段現場情況，給水需通過小流量回路進入除氧器，故給水泵轉速不能大于5000 r/min。同時依據1號機A、B實際運行情況，當給水泵轉速大于3000 r/min，軸振增加趨于平緩。故給水泵轉速測量取0～5000 r/min，平衡前機組升速過程軸振振幅數據見表2。

表2 平衡前軸振振幅 μm

對于旋轉設備，轉速小于500 r/min軸振顯示值為偏擺值，高轉速產生真實振動時，偏擺值會迭加到振動值中。2號機A給水泵500 r/min以下，轉子兩側軸承偏擺值超標，偏擺值以一倍頻為主，產生一倍頻偏擺值的原因有：1）轉子晃度大；2）測量軸徑表面同心度差[2-4]。偏擺值在機組高轉速時，迭加在真實振動值中，通過計算，該機組2號軸承5000 r/min時真實振動值超過90 μm。真實振動由轉子質量不平衡引起。現場消除偏擺值難度較大，偏擺值為虛假振動值，可在機組運行時從振動顯示值中直接扣除。偏擺值超標不影響機組安全運行。真實振動值由轉子質量不平衡引起，需進行現場動平衡處理。

4.3 現場動平衡

依據上述測量及分析，對2號機A給水泵進行現場動平衡，平衡加重位置選在給水泵與齒輪箱聯軸器給水泵側。經過2次試加重之后，最終加重重量為160 g，加重方案為如圖2所示。

圖2 加重示意圖

加重平衡后開機，升速過程2號機組A給水泵兩端軸振得到明顯改善，各軸承真實振動均達到良好水平。平衡后升速過程軸振數據見表3。

表3 平衡后軸振數據 μm

5 結論

對崇信電廠2×660 MW給水泵組進行變頻改造，經過改造后機組節電效果明顯，2臺機組每年可節電5800萬kW·h，節省電費約2000萬元，具有可觀的效益，改造費用可在5 a內收回。對于同類型機組的節能改造具有一定的參考價值；同時對于2號機A給水泵的振動超標問題，采用合理的現場動平衡方法可有效降低機組振動，保證機組穩定運行，對于電動給水泵的振動處理有一定的借鑒意義。

[參 考 文 獻]

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