国产300MW机组单辅机给水泵振动分析处理

【摘要】本文通过对某电厂汽动给水泵轴振超标跳闸故障的原因分析以及处理过程的描述，对引起给水泵振动的因素做了总结和归纳，为同类型泵组的振动处理提供了参考。

【关键词】发电厂，汽动给水泵，振动

1概述

某电厂国产300MW机组配置1台容量为100%的汽动给水泵和1台容量为30%的电动给水泵，正常运行时由汽泵上水，电动给水泵在机组启动、停机和汽动给水泵故障时上水。汽动给水泵的运行状况直接影响机组的安全。

该厂汽动给水泵为卧式、双壳体、内壳体为节段式多级离心泵，额定转速为5250r/min，最大流量为1280m3/h，扬程为2230m。泵组各轴瓦配备轴振在线监测系统，其中汽动给水泵轴振报警值为60μm，跳闸值为75μm。机组自2012年11月投产， 2013年4月7日汽动给水泵自由端轴振保护动作，发生跳闸故障，之后虽多次检查，但是未查出根本原因，连续多次发生跳闸故障。

2振动特征

通过对机组负荷、汽泵转速、泵组（包括驱动汽轮机）轴振值和个瓦温值趋势数值进行分析，汽泵跳闸时有以下共同特征：

（1）机组处于处于升负荷后的短时间内汽泵跳闸，负荷较高，三次分别是291.09MW、303.21 MW、300.71 MW。

（2）汽泵出口压力、汽包压力和主汽压力在跳闸时较高。

（3）汽泵转速较高时振动增大，开始跳变，继续负荷（升转速）振动跳变幅度增大，直至跳闸，三次振动激起转速分别是4677 r/min、4708 r/min、4785 r/min，跳闸转速分别是 4803 r/min、4736 r/min、4835 r/min。

（4）机组振动增大时，瓦温并没有明显增加。

（5）整个汽泵组的轴振检测系统显示，在跳闸时4个轴瓦振动均有增大趋势，其中汽泵自由端振动最大，首发跳闸。

3原因排查分析和故障排除

引起给水泵振动的原因有很多因素，如控制元件松动或热工回路测量不准确；轴瓦间隙变化；联轴器中心变化；给水泵转子动、静摩擦等等，该电厂人员试图在不解体泵的前提下检查，对可能原因逐个进行排除。

（1）控制元件松动或热工回路测量不准确。热控元件松动会造成振动值突变，第一次跳闸时对测量元件进行了检查，未发现松动情况，而且其他3个轴瓦振动值在跳闸时也有少许增大，后经过河北省电力研究所专业设备测量，振动幅度与在线振动测量的幅度相同，排除热工测量回路不准确的可能。

（2）共振。由于设计或安装等问题，基础台板的自振频率接近机组的转速而产生共振，主要特征是台板和整个转轴振动振动都很大。经现场对基座台板测振监视，未发现问题，此项可以排除。

（3）联轴器中心不正。联轴器中心不正，2个转子不同心，在高速下中心状况发生突变引起振动增大，这种振动一般表现为对轮两侧轴瓦振动明显增大，而该厂汽泵跳闸时只有自由端轴振超标较大，且通过对安装记录的查询和旁站人员的记录，安装时数值在合格范围之内，基本可以排除联轴器中心不正的可能，此项原因在检修时复测数值后确认排除。

以上因素逐渐排除后，汽动给水泵振动超标仍然存在，且振动开始激荡的起始转速逐渐降低，在机组负荷80%时振动就开始增大，此时该厂采用振动数据采集分析系统振动分析，下面是频谱图：

频谱图中可以看出，增大时并不是工频成分变化，而是低频分量增大导致。高能量给水泵出现低频振动的原因可能有，油膜涡动、流体激振和转子动、静摩擦。

油膜激荡产生的原因是轴瓦安装间隙、紧力、接触情况在连续运行后发生变化，转子在高速转动时与轴瓦产生油膜不再稳定，对转子稳定性造成较大干扰，引起低频振动，但是通过对轴瓦的解体测量来看，轴瓦顶隙与侧隙完全图纸要求，并与初始安装记录相同，安装不当的原因基本可以排除，但是不排除运行时其他原因引起油膜激荡。

若泵体内发生动静碰磨，引起转子产生热弯曲造成振动增大，通常以一倍频率为主，发生时整个轴系振动增加，且能听到泵体内较大的摩擦声音，该厂泵体在振动突变时未听到明显的摩擦声音，但是由于运行环境嘈杂，此项有待检查确认。

流体激荡产生的原因比较复杂，叶轮及导叶表面光洁度差，叶轮密封环、导叶衬套、平衡鼓偏磨后和转子的同心度降低、泵内部件松动、平衡盘不稳定等因素，均会在高负荷时泵内部水流紊乱，产生扰流，形成激荡，引起低频振动，而通过对整个轴系的振动趋势分析发现，虽然泵体自由端振动异常时，驱动汽轮机两端和泵体驱动端趋势相同，但是自由端的振动变化幅度最大，那么平衡盘不稳定的可能性最大，其他引起流体激荡因素不能完全排除。

为了确认以上分析，该厂停机后对泵体进行了解体，在解体平衡盘时发现，动平衡盘锁紧装置的大部分紧固螺栓已无紧力，用手拧下后发现螺栓的弹簧垫圈已被冲刷殆尽，动平衡盘处于未锁紧状态，经校验，发现该弹簧垫圈材质为碳钢，无抗冲刷能力。

至此，轴振超标的根本原因已找到：动平衡盘12条螺栓弹簧垫片经过5个月的冲刷，部分开始松动，在负荷较高时，进入平衡盘的水压力足以引起动平衡盘晃动，动、静平衡盘间隙发生变化，引起轴振，随着螺栓垫片冲刷严重，引起振动突变的负荷逐渐降低，以至于在80%负荷时振动就开始增大。

由于动静平衡盘发生碰磨，该厂决定更换平衡盘，并对于已经冲刷的动平衡盘锁紧螺栓垫圈，更换为材质为2Cr13产品，回装后轴振超标故障消除。

4结束语

由于汽动给水泵流量大，转速高，振动原因较为复杂，在处理时需要认真分析特征，及时采用专业设备对振动频谱进行采集，两相结合，找到根本原因，消除故障。另外，必须严格控制泵的设计、制造、安装工艺，避免因为工艺要求低引起较大的经济损失。

参考文献：

[1]陆颂元.汽轮发电机组振动[M].中国电力出版社.2000

[2]杨绍宇等.大型锅炉高能给水泵振动故障分析与诊断方法[J].汽轮机技术.2006.48.（3.230-232）