660 MW機組汽動給水泵異常振動的分析與處理

馬思聰，薄鼎彪，蔡文方

（1.杭州意能電力技術有限公司，杭州 310014；2.華能國際電力股份有限公司長興發電廠，浙江 長興 313105；3.國網浙江省電力有限公司電力科學研究院，杭州 310014）

0 引言

汽動給水泵是汽輪發電機組的重要輔助設備之一，隨著火電廠對節能降耗[1]要求的不斷提高，汽動給水泵在降低廠用電率[2-3]方面起著重要的作用。目前已有部分機組僅配置單臺汽動給水泵，這對汽動給水泵的運行和性能也提出了更高的要求。汽動給水泵結構復雜，與電動給水泵相比，在啟動、維護方面的工作量大大增加。特別是汽動給水泵的異常振動會影響電廠的正常運行，同時也影響機組帶負荷能力。

本文介紹了某發電廠2臺汽動給水泵的振動故障現象，經過振動測試分析與診斷，采取現場動平衡加重[4-5]、更換振動探頭前置器[6-7]、檢修聯軸器等處理措施，消除了異常振動現象，可為同類型設備的運行維護提供參考。

1 設備簡介

某發電廠2臺660 MW機組各配備1臺汽動給水泵，其汽輪機均選用杭州汽輪機廠生產的WK63/71型單缸、純冷凝、雙分流、反動式汽輪機，額定進汽參數為1.145 MPa，399.7℃，額定轉速4 808 r/min，最大連續功率28 MW。給水泵為上海SPEM生產的95CHTA-6型臥式泵，出口壓力33.206 MPa，額定流量1 806 t/h，汽輪機及給水泵分別由2個滑動軸承支撐，軸系示意圖見圖1。汽輪機前后軸承、給水泵前后軸承分別為1號、2號、3號、4號軸承。

2 汽動給水泵A振動故障分析與處理

2.1 振動故障現象

圖1 汽動給水泵軸系示意

汽動給水泵A自機組2014年基建投產以來，一直存在3號軸承振動偏大的現象，最大振動值為50 μm，其他3個軸承振動值均在20 μm以下。2015年2月27日，在機組清洗潤滑油濾網后的啟動過程中，3號軸承振動相比之前有所增大，最大振動值為70 μm，接近報警值80 μm，其他3個軸承振動值基本保持不變，數據見表1。

表1 3號軸承振動數據

對3號軸承進行了軸瓦翻瓦檢修和聯軸器中心對中調整。檢修后再次啟動，3號軸承振動值與檢修前基本一致。對3號軸承瓦振與基礎進行振動測試，結果表明基礎振動均在8 μm左右，3號軸承各方向瓦振均在10 μm左右。

2.2 振動分析與處理過程

3號軸承的振動趨勢與振動頻譜分析表明，振動以基頻分量為主，振動隨轉速的升高而增大，跟隨性較好，且相位比較穩定，符合質量不平衡的特征。詳細數據見表2。

表2 3號軸承在不同轉速下的振動數據

之前的檢修中已對3號軸承和聯軸器中心進行檢查和調整，可排除聯軸器不對中[8-10]、軸承緊力不足[11]、支撐剛度不足[12-13]的可能性，所以采取現場動平衡加重措施來減小振動。

通過計算，在聯軸器上加重103 g的平衡塊。加重后的啟動過程中，3號軸承在轉速4 660 r/min時振動值為30 μm，振動明顯減小，汽動給水泵A可長期安全運行。詳細數據見表3。

表3 3號軸承加重后振動數據

3 汽動給水泵B振動故障分析與處理

3.1 振動故障現象

汽動給水泵B自2016年8月開機啟動以來，在轉速4 660 r/min時，除1號軸承振動較小以外，其他3個軸承振動都比較大，2號、4號軸承振動值達90 μm，3號軸承振動值為75 μm。詳細數據見表4。

表4 各轉速下軸承的振動數據

3.2 振動分析

對振動進行頻譜分析，3號軸承振動以基頻分量為主，2號、4號軸承振動基頻分量較小，其他頻譜分量占大部分。對2號、3號、4號軸承瓦振和基礎進行振動測試，結果表明振動值均在10 μm以下。4號、3號軸承振動頻譜見圖2、圖3，2號軸承的頻譜圖與4號軸承基本一致，不重復列舉。

圖2 4號軸承振動頻譜1

圖3 3號軸承振動頻譜1

由表4、圖2可知，2號、4號軸承的振動隨轉速升高變化不大，頻譜圖中的基頻分量所占比例非常小，其他頻率分量占的比例較大，尤其是50 Hz分量最大，50 Hz的頻率低于工作轉速3 746 r/min的工作頻率（62.4 Hz），但與軸承油膜渦動[14]的振動故障特征不符，同時含有100 Hz和150 Hz的高倍頻分量。由此判斷2號、4號軸承振動信號非真實振動信號，可能存在信號干擾。對2號、4號軸承的振動測量傳感器前置器進行更換后，振動頻譜中的50 Hz分量和高倍頻分量得以消除，見圖4。

由表4、圖3可知，2號、3號軸承振動值隨轉速上升而增大，變化量以基頻分量為主，聯軸器兩側的2號、3號軸承在X方向和Y方向的同向、反向振動值基本相當，且相位差接近180°。由此判斷2號、3號軸承之間的聯軸器可能不對中，計劃在檢修時對聯軸器進行檢查。

圖4 4號軸承振動頻譜2

3.3 處理過程

2017年1月進行檢修，發現聯軸器上有2處明顯問題：

（1）聯軸器上的連接鍵比正常的連接鍵高度低250 μm，造成連接間隙過大。

（2）聯軸器對中情況不佳，與正常狀態偏差250 μm。

更換聯軸器連接鍵，重新對中。2017年2月啟動后，轉速變化過程中振動平穩，當轉速達到4 086 r/min時，3號軸承振動值為21 μm（見圖5），汽動給水泵B可長期安全運行。

圖5 3號軸承振動頻譜2

4 結論

通過對某發電廠660 MW機組的2臺汽動給水泵振動超標情況進行分析診斷，將振動狀態調整至優秀范圍之內，確保了設備的安全運行。結論如下：

（1）汽動給水泵運行中的異常振動主要是由轉子質量不平衡、信號干擾、聯軸器安裝誤差引起的。

（2）采取現場動平衡加重、更換振動傳感器前置器、更換聯軸器連接鍵和重新對中等處理措施，可有效降低汽動給水泵的異常振動，提高汽動給水泵的運行可靠性。