DQZHAN技術訊:齒式聯(lián)軸器磨損造成的某300MW機組給水泵振動異常分析
1. 振動概述
某300MW亞臨界機組汽動給水泵A在2017年11月的C級檢修中對該汽動給水泵進了以下檢修內(nèi)容:#1軸承上瓦檢查、#2軸承上下瓦檢查、齒式聯(lián)軸器檢查、對輪中心重新調(diào)整、推力軸瓦重新安裝、軸承箱檢查。
檢修結(jié)束后,啟動沖轉(zhuǎn)過程時發(fā)現(xiàn)汽動給水泵的汽輪機前后軸承振動相比檢修前振動有所增大(4000r/min時檢修前20μm檢修后40μm),且在定轉(zhuǎn)速運行時,振動隨時間的加長而逐漸增大,而汽泵前后軸承修前修后振動基本不變。該汽動給水泵軸振報警值為60μm,跳機值為90μm。針對此振動現(xiàn)象,于2017年11月21日對其進行振動測試分析,并分析其振動原因,進行相應的檢修處理。
2. 振動處理過程
2.1**次振動測試與處理
2.1.1振動現(xiàn)象
對汽動給水泵A進行汽輪機前后軸承和汽泵前后軸承振動測試(以下汽輪機前后軸承定義為#1軸承和#2軸承,給水泵前后軸承定義為#3軸承和#4軸承),首先對空載運行方式下振動進行測試,轉(zhuǎn)速從2900r/min升至4423r/min,#1軸承X方向振動從39μm上升至47μm,Y方向振動從19μm上升至21μm,#2軸承振動從33μm上升至38μm,Y方向振動從19μm上升至21μm,#3軸承和#4軸承振動基本不變,運行一段時間后,振動穩(wěn)定無爬升現(xiàn)象。
隨后進行帶負載運行方式下振動測試,汽動給水泵出水并網(wǎng)運行后,轉(zhuǎn)速維持在4200r/min左右,#1軸承X方向振動為46μm,#2軸承X方向振動為36μm,穩(wěn)定運行2個小時左右,振動無爬升現(xiàn)象,決定維持汽動給水泵轉(zhuǎn)速不變,同時觀察振動趨勢。
汽動給水泵運行至11月22日凌晨1:00左右,#1軸承振動上升至60μm,電廠運行人員隨即撤出汽動給水泵運行并將轉(zhuǎn)速降低至3000r/min運行。觀察其歷史振動趨勢圖,發(fā)現(xiàn)#1軸承振動和#2軸承振動隨運行時間的加長,振動呈緩慢上升趨勢,到后期振動上升速度加快。具體振動數(shù)據(jù)見表1,振動趨勢圖見圖1。
2.1.2振動分析與處理
根據(jù)表1和圖1的振動數(shù)據(jù)與振動趨勢分析得出,#1軸承和#2軸承在隨運行時間的加長,振動出現(xiàn)爬升現(xiàn)象時,起初運行的2個小時當中,軸系振動維持基本不變,在隨后的6個小時運行當中,振動起先呈緩慢上升的趨勢,到后期振動上升速度加快,整個振動變化過程以1倍頻分量為主(頻譜圖見圖2),相位變化10度以內(nèi),符合碰摩的故障現(xiàn)象,而#1、#2軸承振動變化時,#3、#4軸承振動基本不變,說明振動故障點基本在汽輪機側(cè)。根據(jù)振動變化前后的數(shù)據(jù)比較,得出碰摩點的位置在汽輪機兩側(cè)的可能性較大。
根據(jù)以上的分析判斷,該汽動給水泵汽輪機側(cè)發(fā)生了碰摩,*大可能是在汽輪機兩側(cè)的汽封齒和軸封齒、#1、#2軸承的內(nèi)外油檔。決定停機檢查上述部位是否有碰摩轉(zhuǎn)子的現(xiàn)象,解體檢查得出#1軸承外油檔積碳嚴重,隨即對其進行清理安裝,其#1軸承外油檔實際圖見圖3、圖4。
2.2**次振動測試與處理
2.2.1振動現(xiàn)象
#1軸承外油檔清洗安裝結(jié)束后,重新開機啟動,#1軸承振動整體比之前振動要小,但振動爬升的現(xiàn)象依然存在,從振動趨勢來看,在1000r/min的低轉(zhuǎn)速下,#1、#2軸承振動就已經(jīng)出現(xiàn)了上升趨勢,說明汽輪機側(cè)的碰摩現(xiàn)象依然存在,#1軸承外油檔積碳不是主要原因,還存在其他的碰摩點。
觀察汽動給水泵其他參數(shù)據(jù)歷史趨勢,發(fā)現(xiàn)在2017年11月18日前,該汽給動水泵**次啟動前,有將近四個小時的時間里處于機組真空投運,而軸封汽未投的現(xiàn)象,其參數(shù)趨勢圖見圖5。在那一段時間內(nèi),汽輪機兩側(cè)有可能會有臟東西吸入,吸附在汽封齒或軸封齒上,這是檢修中無法檢查的部位,需要進行開缸檢查。
經(jīng)過與電廠的商量討論,決定進行利用反復碰摩的方法將碰摩點消除,反復經(jīng)過3次碰摩后,無法消除碰摩點,碰摩的現(xiàn)象依然存在,如果是汽封齒或軸封齒碰摩的話,一般經(jīng)過幾次碰摩后,會消除該碰摩點,說明汽輪機側(cè)存在較難消除的碰摩點,分析判斷主要懷疑有以下兩點:
根據(jù)圖4的歷史參數(shù)趨勢說明,可能會有較硬的東西被吸入汽缸,吸附在汽封齒或軸封齒上,進行汽輪機單轉(zhuǎn),觀察振動情況。
對齒式聯(lián)軸器重新進行檢查,同時復檢對輪中心。
經(jīng)過再次解體檢查發(fā)現(xiàn):(1)齒式聯(lián)軸器對輪中心與檢修后中心數(shù)據(jù)一致。(2)齒式聯(lián)軸器汽輪機側(cè)的內(nèi)齒和外齒磨損嚴重,大部分內(nèi)外齒已經(jīng)被磨損掉至少二分之一,同時有部分外齒已經(jīng)破碎,其具體實際圖見圖6、圖7。而給水泵側(cè)內(nèi)外齒正常,隨后對汽輪機側(cè)內(nèi)外齒進行更換。
檢修結(jié)束后,首先進行汽輪機單轉(zhuǎn)試驗,*高轉(zhuǎn)速至5300r/min時,#1、#2軸承振動*大13μm,振動正常,說明汽輪機汽封齒或軸封齒無碰摩現(xiàn)象。汽輪機單轉(zhuǎn)試驗結(jié)束后。然后將汽動給水泵對輪連接后,進行空載運行方式,在轉(zhuǎn)速上升過程中,至低轉(zhuǎn)速1000r/min暖機時,之前的碰摩現(xiàn)象消失,暖機結(jié)束,轉(zhuǎn)速逐漸升至高轉(zhuǎn)速4000r/min,*大振動為#2軸承X方向26μm。*后進行帶負載運行方式,當轉(zhuǎn)速至4083r/min時,*大振動為#2軸承X方向為23μm,穩(wěn)定運行一段時間后,整體軸系振動無爬升現(xiàn)象,振動問題得到解決,其具體運行數(shù)據(jù)見表2。
3. 小結(jié)
該機組汽動給水泵A經(jīng)過一系列的檢修后,碰摩現(xiàn)象的振動問題得到解決,這次振動故障體現(xiàn)出來的是碰摩現(xiàn)象,主要原因是由于齒式聯(lián)軸器汽輪機側(cè)內(nèi)外齒磨損嚴重。正常情況下,內(nèi)外齒是應該為全齒嚙合的狀態(tài),而當內(nèi)外齒磨損掉二分一后,全齒嚙合變成了間隙嚙合,同時傳遞運動與扭矩的能力下降,在設備高速旋轉(zhuǎn)中,由于離心力的作用下,產(chǎn)生了一定的偏心與不平衡力,其次加上#1軸承油檔積碳嚴重,造成了此次的振動故障。
此次汽輪機側(cè)內(nèi)外齒磨損嚴重在之前的C級檢修中曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過了,但當時未引起檢修人員的注意,所以未曾對其進行處理和更換,應當引以為戒,避免類似事件再次發(fā)生。