某电厂机组A给水泵汽轮机振动问题的分析处理.doc

湛江发电厂3号机组A给水泵汽轮机振动问题的分析处理钟达红1，关南强2，鲁周勋2（1湛江发电厂，广东湛江 524099；2. 广东省电力试验研究所，广东 广州 510600）摘要：叙述了湛江发电厂3号机组A汽动给水泵汽轮机2号瓦振动问题的分析及处理的整个过程，指出造成2号瓦振动大的主要原因是不平衡及轴瓦刚性差。解决的办法是对转子进行动平衡和更换轴瓦。关键词：给水泵汽轮机；振动；动平衡1 给水泵汽轮机及振动情况简述湛江发电厂3号机组A给水泵汽轮机是东方汽轮机厂生产的G3.6-0.78型单缸、单轴凝汽式汽轮机，它是为驱动300 MW机组配套的50%容量给水泵而设置的，其轴系简图如图1所示。该机自1999年6月投产以来一直存在2号轴瓦振动大的问题，轴振最大达到100 m，瓦振最大达190 m。该机的轴振动报警值设定为80 m，跳机值为130 m，无瓦振保护。经过数月的振动测量及分析，最后通过转子现场动平衡、三次更换轴瓦、调整轴承间隙及轴承座刚度的方法降低了振动，满足了安全运行的要求。A给水泵汽轮机的主要参数：工作汽源（额定参数）339 /0.786 MPa；高压辅助汽源537 /16.67MPa；额定转速5337r/min；运行转速范围为3 1005 900 r/min（6 327 r/min脱扣）；一阶临界转速2 620 r/min（设计值），二阶临界转速9 233 r/min（设计值）。汽轮机与给水泵的联接通过齿形挠性联轴器。2 振动原因分析及动平衡2.1 振动原因分析A给水泵汽轮机2号瓦为可倾瓦，由5块能在支点上自由倾斜的弧形瓦块构成，轴承座落在排汽缸上。该瓦在试运过程中就发现轴振较大,在5 800 r/min时，轴振为80 m，已达报警值；其水平瓦振高达170 m，与瓦座相连的排油管道及盘车电机等也产生了剧烈振动。振动使轴承箱螺丝松动，严重影响了机组安全运行。由测量的数据看，2号瓦振及轴振在低速下较小，而在转速升到5 000 r/min后，振动开始加大，表1列出了某次测量得到的一组数据。由频谱分析看，其振动成分主要为一倍频（图2所示）。可以看出，转子存在不平衡，决定首先通过动平衡来减小2号瓦处的轴振，然后再设法消除2号瓦的水平瓦振。2.2 转子的动平衡根据给水泵汽轮机转子的特点及振动特点，先试加重120 g，相角180。加重面在2号瓦处的末级叶轮的平衡螺孔中，其半径为324 mm。加重后测量的振动结果如表2所示。可见，试加重后振动变化较大，且通过临界转速时轴振超过100 m。根据原始振动及试加重后的振动值，计算得到调整质量及相角分别为40 g和58。表3示出调整加重后的振动数据。由结果看，这次加重效果很好，轴振在整个转速范围内变化较平稳，且小于50 m。但2号瓦水平振动变化不显著。2.3 2号瓦振动原因分析动平衡消除了轴振，并不能消除瓦振。经过分析认为2号瓦水平振动大的主要原因在于该瓦水平方向刚度较差，致使其与排油管道等相连部件产生了共振（在5 5005 700 r/min范围内有一个共振区）。通过对轴承座及其相连的排油管实施加固、检查对中等措施后均未凑效，最后决定更换2号瓦以增加其刚度。3 第一次更换2号瓦后振动情况3.1 振动现象1999年12月，对3号机A给水泵汽轮机2号瓦进行换瓦处理，轴瓦上顶隙由0.30 mm调整为0.38 mm。换瓦后初步运行发现，A给水泵汽轮机在转速达4 900 r/min后， 1号、2号轴振迅速上升，在4 916 r/min时，2号轴振最大为155 m。表4为开机时测量的数据，此次测量解除了A给水泵汽轮机的振动保护。图3示出了2号瓦轴振的频谱级联图。由图3可见，1分量不大且较稳定，2，3分量较明显，还出现了0.5分量，由测量结果及数据分析得出结论：转子的不平衡量很小；换瓦后的转子的对中状况较差；2号瓦的轴瓦稳定性较差，轴瓦可能已磨损。根据上述结论，决定对A给水泵汽轮机2号瓦揭瓦检查。3.2 揭瓦检查的结果1999年3月1日3号机组停机后，对A给水泵汽轮机2号瓦进行揭瓦检查，发现两块下瓦乌金均已严重磨损，其中一块已露出部分铁胎底（两块下瓦均装有轴瓦金属温度测温探头），经测量2号瓦处转子中心下沉约730 m；上瓦三块，中间一块磨损较严重，两侧瓦块只稍有磨损；轴项表面尚光滑，未发现有较深磨痕。2号瓦侧轴封片略有磨损。1号轴承结构与2号相同，经检查只有一块下瓦略有划痕，其它完好，于是将2号瓦全部更换。揭瓦后的检查结果和停机前的振动诊断基本相符，乌金严重磨损致使转子中心下沉730 m，虽然使用的是弹性联轴器，但其补偿是有限的，故出现转子对中不良。在运行中一直未发现2号瓦金属温度有异常升高的现象，估计轴瓦乌金磨损逐渐发展是由于2号瓦振动大引起的。4 第二次换瓦后的情况2000年3月11日，A给水泵汽轮机第二次更换2号瓦后试运。这次轴瓦顶隙调整为0.30 mm。首次试运时小汽机不带给水泵，用厂用汽源单独冲转A给水泵汽轮机。当A给水泵汽轮机冲至3 100 r/min时，发现2号瓦的金属温度已升至65 ，其振动未见异常；到3 500 r/min时，瓦温80 ；到4 000 r/min时，瓦温迅速上升至115 ，此时立即手动打闸停机，当时2号瓦的回油温度只有43.5 。图4为当时主控室计算机上显示的各参数的趋势图。由图4可见，转速由3 300 r/min升至3 800 r/min以上时，2号瓦的金属温度急剧上升。2号轴振在转速由2 200 r/min升至3 100 r/min时有一个小波峰，这是通过转子临界转速（约2 620 r/min）时出现的现象。揭瓦检查发现，2号瓦乌金已经烧损，全周范围内的5个瓦块均严重烧损。于是将5个瓦块全部更换，并对A给水泵汽轮机的润滑油进行过滤，发现润滑油滤网干净无杂质，油质也合格。由趋势图看， 2号瓦的金属温度随着给水泵汽轮机转速的升高而升高，基本上是一个台阶一个台阶对应的，如图4所示，故认为轴承的进油量偏小造成轴瓦烧毁。导致润滑油量偏少的原因有二：一是轴承的进油孔偏小，直径仅为3 mm；二是在前次2号瓦烧损时，由于转子中心下沉了730 m而将轴承油档磨损,造成油档间隙大大增加，从而使油管进来的润滑油大部分从油档间隙流走，使轴承润滑、冷却不足，轴瓦温度升高，最终在高转速下将瓦烧毁。于是采取了下述措施：将轴承的进油孔直径由3 mm加大到4 mm；重新加工和调整轴承油档，使挡油环内孔符合设计要求；调整2号瓦紧力，以增加2号瓦的刚度。5 第三次换瓦后的情况2000年3月12日，A给水泵汽轮机第三次换瓦，顶隙由0.30 mm调至0.18 mm，紧力由原来的0.01mm调至0.03 mm。在不带泵的情况下，将给水泵汽轮机冲至5 600 r/min，此时2号瓦金属温度为62 ，2号瓦轴振42 m；冲至5 800 r/min时，2号瓦金属温度61 ，2号瓦轴振80 m。试运情况基本符合要求，后将A给水泵汽轮机和给水泵联上。3月13日3号机组正常启动并网，投入A给水泵汽轮机运行，其振动值如表6，可见振动有较大改善，能满足长期稳定运行的需要。6 结束语通过对湛江电厂3号机组A给水泵汽轮机2号瓦的几次振动分析诊断，找到了问题所在，一是转子存在较大的不平衡量，解决办法是对转子进行动平衡；二是2号瓦轴承的刚度不足，解决的办