汽动给水泵轴承振动原因分析处理

汽动给水泵轴承振动原因分析处理

陈志祥

福建大唐国际宁德发电有限责任公司 福建 宁德 355 006

摘要：近年来，在我国的电网领域中600MW等级大型汽轮机组已经成为主力机组，给水系统主要采用的是高容量汽动给水泵与电动泵水泵机组，其中的汽动给水泵机组的水流量调节非常灵活，而电动类型的给水泵机组运行期间较为复杂，发生故障问题的频率很高，在损坏之后很难保证正常启停。所以为确保机组可以正常运行，应该重点应用汽动给水泵设备，以保证大型汽轮机组的启停安全性能。基于此，本文分析了汽动给水泵的特点，探讨了其在大型汽轮机组启停安全性方面的意义，旨在为相关汽动给水泵的推广和应用提供依据。针对某660MW电厂#3机组3B汽动给水泵推力盘检修后安装不到位，使平衡鼓与平衡座装配间隙未达到厂家设计值，导致3B汽动给水泵运行中平衡鼓与平衡座发生摩擦，引起3B汽动给水泵轴承振动波动大。对此，文中对其进行分析及处理。

关键词：汽动给水泵;推力盘;平衡鼓;间隙；

引言

燃煤电厂给水系统给水泵运行时转子存在轴向推力，为防止转子轴向窜动造成动静部位摩擦，一般设置有平衡鼓、推力轴承等平衡装置［1－3］。其中，绝大部分的轴向推力由平衡鼓承担，剩余的轴向推力和特殊情况产生的附加轴向推力由推力轴承承担。当给水泵检修时，平衡鼓与平衡盘座、推力盘与推力瓦装配的间隙不符合厂家设计值时，给水泵运行中会发生动静部分摩擦，导致给水泵轴承振动大等问题，严重时会损坏给水泵。文中以某660MW电厂#3机组3B汽动给水泵运行中振动大为例，阐述了事情发生的经过，通过查阅DCS历史曲线进行分析，提出相应处理措施，问题得以解决^[1]。
一、设备概述

某660MW电厂#3汽轮发电机组给水系统配备两台50%容量的汽动给水泵，一台30%容量的电动定速给水泵。汽动给水泵为上海KSB公司的筒形双壳体卧式多级离心泵，型号CHTD6/6，额定工况下扬程3254m，额定转速5750r/min，流量1360T/h，汽动给水泵组的润滑油由驱动小汽轮机供给。
二、事件经过

2019年2月25号运行人员发现#3机3B汽动给水泵自由端轴承1振动波动大，查看历史曲线发现，#3机3B汽泵自由端轴瓦振动1、振动2的振动值从2019年2月14日17:41分开始发生波动(37～105μm，跳机值≥120μm)，后振动波动频次逐渐增加，振动无规律，且在机组负荷600～660MW区间振动异常波动现象明显，如图1、图2所示。轴承振动波动时，就地测量轴承座振动无明显增大(28～30μm)，声音正常，轴承温度无明显变化，同一轴承的两个测点偏差值正常时约20μm，振动波动时约40μm，较其它轴承偏大(其他轴承偏差值5～10μm);泵及小汽轮机基础无异常，泵各连接管路无异常振动，泵组其它振动测量值随振动波动时有小幅度变化。润滑油母管压力0．23MPa，偏低(小机轴承润滑油压力设计值为＞0．25MPa，泵未作要求)，经调整轴承润滑油油压及油温后，振动波动无改善，排除轴承油膜震荡的原因^[2]。
原因分析为保证机组安全、稳定安全，防止汽动给水泵损坏，停止该泵运行，对支撑轴承、推力轴承进行了相关检查。表1所示为各类泵径向间隙标准，测量推力间隙0．4mm(标准:0．4～0．6mm)、支撑轴承径向间隙0．130mm(标准:0．110～0．135mm)，轴瓦、油封等未见摩擦痕迹。在测量汽泵半窜时发现半窜值增大，半窜值5．2mm(出厂值总窜/半窜为:9．9/4．95mm)，随后对平衡鼓与平衡座轴向间隙进行测量，发现间隙较标准值增大较多，测量值0．56mm(标准:0．15～0．3mm)，经分析判断为2018年9月更换机械密封时汽动给水泵推力盘安装不到位使平衡鼓与平衡座装配间隙未达到厂家设计值，导致汽动给水泵运行中，平衡鼓与平衡座摩擦，引起汽动给水泵轴承振动波动大。
四、处理措施及结果

在推力盘的工作瓦侧调整环处增加0．3mm的不锈钢垫片，安装推力盘时将转子向自由端方向顶死，防止转子向传动端移动，确保推力盘安装到位。检修后机组负荷600MW以上时，该轴承2个振动测点未出现异常波动情况，就地实测与DCS显示数据偏差不大，该轴承两个测点偏差值约6μm，最大值约30μm^[3]。
五、汽动给水泵实现大型汽轮机组启停安全性的注意事项

5.1汽轮机的控制

在应用汽动给水泵设备的过程中，最初阶段需要利用辅助蒸汽冲动汽轮机设备，汽源主要就是邻近机械或者是启动锅炉设备，蒸汽方面的参数很难合理的调控，尤其是温度表现方面难以有效调控。如果辅助蒸汽的温度很低，可能会导致蒸汽冲转过程中的过热度裕度减小，汽轮机方面的末级蒸汽温度会大幅度提高，很容易引发末级叶片损害的问题，严重的甚至会威胁到整体机组运行的安全性。如果相关的辅助蒸汽参数有很高的偏差，也容易引发汽轮机冲转期间鼓风损失热量不能及时带走的问题，其中排气温度难以合理控制，对整体结构的安全性和稳定性都会产生直接的危害

^[4]。

2.2主汽轮机的防护

在应用辅助蒸汽针对汽轮机设备进行冲转期间，如若不能保证阀门全面关闭，可能会有一些蒸汽通过四抽电动阀或者是逆止阀泄漏到主汽轮机设备中，导致盘车的安全性降低，主汽轮机的安全性受到危害。所以在采用汽动给水泵期间，必须要提前进行四抽部分、管路阀门部分的处理，开展密闭试验工作，结合抽汽位置温度改变的情况明确阀门是否严密关闭，在确保严密性符合标准的情况下才能应用汽动给水泵汽动系统。通常情况下，容量较高的汽轮发电机组的电泵容量在34%左右，对于50%容量的设备就可以确保机组在负荷状态较高的情况下给水，可以符合相关的负荷标准，因此在利用汽动给水泵设备进行机组启动的过程中，负荷增加的速度会比电动给水泵设备快很多，但是在设备处于冷态启动的情况下，如果不能充分开展暖机工作，很容易导致主汽轮机不能正常运行，甚至还会出现碰撞磨擦现象、振动问题等，所以在使用汽动给水泵进行大型汽轮机组启动期间，必须要注意做好暖机工作，以免主汽轮机设备出现故障隐患^[5]。
结语：

汽动给水泵推力盘安装不到位会使平衡鼓与平衡座装配间隙达不到厂家要求值引起汽泵运行中平衡鼓与平衡座摩擦，导致汽泵轴承振动波动大，在检修维护中，要熟悉厂家说明书，严格执行检修工艺及安装工艺，提高检修质量，防止因检修质量引起给水泵振动波动大等异常现象。
参考文献：

[1]蒋瞻鸿.汽动给水泵实现大型汽轮机组启停的安全性研究[J].南方农机,2021,52(01):129-130.

[2]王振,段立强.不同运行策略下燃气轮机联合循环变工况热经济性能分析[J/OL].中国电机工程学报:1-12[2021-01-20].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20210111.0903.003.html.

[3]张鹏飞,权凯.给水泵变频改造液偶功能是否保留问题的探讨[J].南方能源建设,2020,7(S2):107-112.

[4]王海峰,王胜,刘岩,杜未,周雅君,杨国强.供热蝶阀开度对热电联产机组运行效率影响研究[J].电力设备管理,2020(12):70-72+103.

[5]张超,夏洪刚,吴韬,李燕平.某厂给水泵汽轮机叶片断裂振动分析[J].电力设备管理,2020(12):73-74.