600MW机组汽动给水泵振动处理技术研讨

　　汽动给水泵是火电厂给水系统中的重要设备，给水系统主要由汽动给水泵及其前置泵、除氧器、高压加热器、相关的管道、阀门构成，是火电厂热力系统中不可或缺的重要环节。

　　关键词：频率,轴颈,汽蚀余量,振幅,紧力

　　一、概述

　　河源电厂共两台600MW汽轮机组，主机设备由哈尔滨三大动力设备厂与日本三菱公司合作生产。每台机组配置二台50%B-MCR容量的汽动给水泵组(型号：MDG366)和一台30%B-MCR容量的启动(备用)电动给水泵组(MDG346)。汽动给水泵及其前置泵均为沈阳水泵厂生产，配套汽轮机为杭州工业汽轮机厂生产(型号：NK63/71/0)。

　　河源电厂#2机2B汽泵从2016年以来一直存在着前轴振动大的问题，尤其是在机组由满负荷左右降至70%负荷左右时，前轴振动值会发生突变，接近跳泵值0.08mm，危及机组运行安全。经与厂家讨论，将跳泵值进行了修改，改为0.10mm。2017年2月#2机组D修后，2B汽泵前轴振动峰值进一步增大，最大达0.092mm。在#1机组启动并稳定后，利用电网低负荷的窗口，检修汽机专业在3月14日隔离2B汽泵，再一次检查汽泵前轴振动大的原因。

　　二、原因分析

　　水泵振动的原因繁多，大致有以下几个方面：

　　(一)动静不平衡：当水泵的泵轴弯曲、叶轮厚薄不均，或是叶轮上夹杂有异物、叶片有损伤时，都会造成转子质量上的不平衡，当叶轮旋转起来后就会产生周期性的激振力，从而造成水泵振动。

　　(二)底座松动或是螺栓不牢固：水泵在运行中，不可避免会有不平衡力产生，当水泵基础混凝土底座不够结实或是地脚固定螺栓不够牢固时，水泵的固有频率与某些不平衡力或激振力的频率重合(接近)时，就会产生共振。

　　(三)动静摩擦：水泵由于要保证传动效率，最大限度的使用原动机的传动力，减少压损和轴向推力，在设计时将动静部分的间隙设计在较小的范围内，如叶轮与密封环的间隙、平衡套与泵壳的间隙、叶片盖板和泵壳之间的间隙等，一般都只有0.5mm左右，当泵轴发生弯曲、平衡套产生变形、叶轮发生晃动或是叶轮内介质夹带了杂质时，都易产生动静部分摩擦，从而引起振动。

　　(四)中心不正：由于工作人员施工不当或是技术水平不足，当水泵轴和小汽轮机轴的圆周或是端面偏差不符合厂家技术要求时(小汽轮机厂家要求通过联轴器和给水泵对中时，需要有一定的偏置量)，在水泵和小汽轮机运转时会使联轴器间隙随轴的旋转而忽大忽小，因而发生与质量不平衡一样的周期性强迫振动，产生周期性的交变应力，其频率和转数成倍数关系，使水泵产生周期性的振动，振幅与泵轴和小汽轮机轴偏心距大小而定。

　　(五)轴瓦间隙或紧力不合适：在滑动轴瓦的设计中，均对轴瓦的间隙和上瓦盖对轴瓦的紧力有要求，需在允许的范围内。由于轴瓦磨损或是施工时操作不当，均可造成轴瓦间隙不合格或是紧力偏离合格范围，(轴瓦和轴颈之间间隙不能太小，太小滑动表面无法被润滑油分开而产生直接接触，造成摩擦力增大和磨损;轴瓦和轴颈之间间隙不能太大，太大轴会发生晃动，轴颈撞击轴瓦，破坏润滑油膜。)从而致使轴颈在轴瓦内转动时产生油膜振荡，或是紧力不合适，无法吸收轴瓦的热胀冷缩和因泵轴转动产生的不平衡力。

　　(六)汽蚀：当水泵安装高度过高，在水泵入口处的低压区，因流体的压力低于该温度下的饱和压力，使部分流体发生汽化产生气泡，形成气液两相共存现象，而当流体进入水泵的高压区时，压力又升回来，且高于饱和压力时.升高的压力压缩气泡，使之突然破裂，由于气泡的体积大多比相同的液体体积大，汽蚀过程中气泡破裂时所有的能量集中在破裂点上，产生几千牛顿的冲击力，冲击波的压力高达2×103N，大大超过了大部分金属材料的疲劳破坏极限。同时.局部温度可达几千摄氏度，这些过热点引起的热应力是产生汽蚀破坏作用的主要因素，而冲击力易造成水泵的振动。

　　三、检查

　　综合以上因素，我们对2B汽泵的振动原因进行了分析和排查：

　　(一)因汽泵芯包是日本三菱进口产品，现场不具备检修条件，且无法进行动静平衡检查调整工作，因此，对芯包进行了更换，并将旧芯包返厂检查。

　　(二)全面检查混凝土底座，并对地脚螺栓进行复紧，未发现松动情况。

　　(三)因更换了芯包，从而避免了动静摩擦的产生的原因;更换新的机封，避免因机封内部摩擦造成动静摩擦。

　　(四)对汽泵和小汽轮机重新进行了找中，并依据设备的现场温度，对厂家要求的中心偏置进行了适当调整。

　　(五)对前、后轴瓦进行检查，未发现明显问题，将轴瓦间隙和轴瓦抬量按设备说明书要求调整至合格范围内，适当增加轴瓦紧力至0.03mm。

　　(六)厂家说明书中设计最大工况点的进水温度最高为181.5℃，最高进水压力为2.095MPa，必须汽蚀余量为37mH2O，而水温在181.5℃时，饱和压力1.05MPa，在考虑了水温和管道弯头、入口滤网、流量孔板等管道沿程阻力损失和管道局部阻力损失的情况下，根据吸程公式，汽泵的吸入高度仍有120米左右，再减去前置泵的安装高度差7.5米，仍有112.5米。因此，汽泵入口处不可能产生汽蚀现象。在检查了以上各方面原因，未发现明显问题后，在盘车状态下，2B汽泵前轴振动仍有0.04mm左右，远超其他部位的轴振。

　　经过和热控专业进行分析讨论，我们又采用测间隙电压的方式，对测振探头处轴颈进行了检查，发现轴颈椭圆度超标，达0.04mm左右，为了确认该数据，我们进一步采取架百分表的方式进行检查，确认了该处轴颈的椭圆度最大值为0.043mm。后咨询汽泵厂家，厂家确认轴颈的加工并非是直接车削到位，有些部位还需进行滚压处理，可能是在滚压处理的过程中，产生了轴颈局部存在椭圆的情况。

　　由此，找到了该处轴振超标的根本原因。根据实际情况，经专业和广东电科院讨论，该处泵轴实际振动值应为测量值减去泵轴本身的椭圆度0.04mm，在保证机组稳定运行的情况下，便于监控设备安全状况和保障设备安全运行，将该处轴振的报警值和跳泵值分别修改至0.09mm和0.11mm，即泵轴的实际振动值为0.05mm—0.07mm。

　　四、效果

　　设备回装后，进行试运，在该处轴振测量最大值一直维持在0.07mm左右，在安全范围内，通过此次检修处理，查找出了设备制造过程中存在的问题，解决了困扰专业一年多的难题。并根据实际情况，修改了报警和跳泵值，保证了设备的安全稳定运行。

　　机械类期刊推荐：《水泵技术》是由沈阳水泵研究所主办的期刊。水泵技术期刊宗旨：以交流泵技术经验、促进我国泵事业的发展为办刊宗旨。