凝结水泵轴承振动超标分析及处理方法

摘 要：汽轮机凝结水泵组振动超标，轴承的磨损速度也比较快，因此这给泵组的运行稳定造成了严重的干扰。为了消除设备的隐患，笔者对振动的原因进行了分析并进行了处理，保证泵组的运行处于一个安全、稳定的状态。

关键词：凝结水泵；振动原因；轴承磨损

1 系统介绍

该机组的规格是俄罗斯超界500MW。一号机是1998年5月投产的，而2号机则比一号机晚了半年投产。该汽轮机是由俄罗斯列宁格勒金属工厂生产的，具体规格是K500-240-4型超临界一次中间再热单轴四缸四排汽凝汽式汽轮机，其最大功率可以达到525MW，而额定功率是500MW。三级凝结水泵会在每一台机组中进行配备，每一级有两台。如果在正常的运行时间的话，一台运行而另外一台属于备用的。

每一级的凝结水泵都是俄制立式，提升压力不同，因此结构也是不同的。Ⅰ级凝结泵是两组叶轮，而Ⅱ级凝结水泵则是一组叶轮，Ⅲ级凝结水泵则有两级叶轮。我们可以将一个诱导轮安装在每台泵的入口首级叶轮前面，这样叶轮的抗汽蚀能力就会得到提高。

2 凝结水泵运行情况

我公司使用的是俄制500MW超临界机组，投产的时间分别是1998年5月和1998年11月。因此，已经运行了有十几年。在长时间的运作之后，我们发现KCB系列俄制立式凝结水泵的运行状况出现问题，不稳定的异常状况频繁的发生。振动超标显得尤为突出。为了完成现场监测振动，我们使用了手持振动的方法。其中一级、二级以及三级凝结水泵的振动范围分别是：11～0.15mm、0.08～0.12mm、0.08～0.13mm。可以看出这些振动的范围都超过了规定（规定标准要小于0.08mm），而这将会对泵组的安全运行造成很大的威胁。工作人员在2010年1月对一级凝结水泵RM 840进行监测时发现，当轴承振动没有进行增加时，轴承的内部滚动依然有异音状况的发生。在之后的一个月又进行了监测，我们对该泵进行了解体，发现轴承轨道合金局部有脱落状况的发生，保持架也断裂。此外，由于轴承因磨损过热，因将局部合金表面有烧黑的迹象。

还存在一种异常现象，即：轴承室油质金属磨损度监测屡次超标。我公司使用的是新型油质监测装置，该装置可以完成对附属转动机械的油质监测。工作人员此外还对凝结水泵轴承室的油质进行了抽样检查，检查的结果是：凝结水泵的油质所含的金属颗粒明显比其他泵组的多，也超过了稀有油质铁损的指数50标准。因此，需要对超标的泵组进行新油的替换。运行了两个月之后，油质中的金属颗粒度慢慢增加，最终超标。

3 凝结水泵异常情况的分析与处理

在对转动机械振动超标原因的进行分析之后，发现主要有两个原因：转子质量不平衡、安装质量不佳。转子质量不平衡指的是在对全部附件进行安装时，其质量中心没有在转子的中心线上。因此，稳定的工频振动在振动图谱的全部信号中是主要的成分。造成转子质量不平衡的原因有：转子的弯曲、转动过程中的部件松脱以及原始的不平衡。不平衡振动的形式不同，则特征就不同：（1）原始质量不平衡发生在转子转动之前，也就是说在转动之前不平衡就已经产生了。这种不平衡往往发生在加工制造的过程中，有的则发生在检修时，或者是在对部件检修更换转动时。该种不平衡的特征是：当对一定转速下的振幅恶化相位进行监测时，一般比较稳定。（2）转动部件的松脱。转动部件包括转子上装配的全部的零部件，而凝结水泵主要包括以下部件：水瓦、螺旋套、叶轮、诱导轮、轴承以及各定位套等。工频振动在很大程度上是由松脱产生的，而这种振动是突发性的。以某一轴承振动迅速的增大到一个固定值可以在数秒钟之内发生。此外，相位也会有一个固定的变化。相邻的轴承振动也会出现增大的状况，但是变化的量值比较小。（3）转子弯曲也会引起质量不平衡。发生该状况时，工频振动会随着时间的变化而变化。运行的时间越长，而工频振幅就会慢慢增大，因此相位也会发生变化。

由于各水泵都有振动偏大的状况发生，因此我公司进行了大量的检修处理工作，这些工作包括以下几个方面：

（1）转子进行低速动平衡。在对凝结水泵进行解体大修时，对全部部件进行检修时，低速动平衡工作都要进行，这样原始的不平衡量就会被消除。

我们在俄制凝结水泵的首级叶轮入口都将诱导轮，加入了其中这样叶轮的抗汽蚀能力就会得到提高。在长周期的运行后，工作人员进行了检查。发现诱导轮都存在汽蚀发生，只不过程度不同而已。使用的处理方式是：针对汽蚀较轻的部位，进行修复、打磨以及补焊。当汽蚀情况比较严重时，就要进行诱导轮的替换，使用新的诱导轮。因此，当对凝结水泵实施解体检修的时候，都要开展低速动平衡。凝结水泵组在大修之需要进行振动测试，一般比大修前振动值稍微好一些，变化不是很大。

（2）防止转动部件的脱落。在应对转动部件的脱落时，我们对凝结水泵进行检修后发现：转动部件松脱的现象闭并没有在凝结水泵中产生。在对泵轴实施组装的时候，需要严格按照检修工艺进行，无论是部件的紧固还是锁定，这样才能避免松脱状况的发生。

（3）对于转子产生的质量不平衡的状况时，需要对泵组进行解体。在对转子实施弯曲度的测量时，需要严格的按照有关的规定进行。弯曲值一般不能超过0.02毫米。如果超过了规程要求的值，就需要进行重新的更换。

在使用以上的措施后，我们发现振动偏大的状况依然存在，因此使用了转动机械振动处理专业，进行了多次的检测和处理。下面是对21号Ⅲ级凝结水泵在线振动进行检测和分析的过程。工作人员对电动机的多个测点进行了测量，我们可以在表1中看到测点1的测量值。

表1 振动测量值

从表1我们可以看到：测点1 Z方向振动在C区，不适合进行长期的运行。使用频谱分析仪对振动结果进行频谱分析，发现测点1各方向的频谱图主要有以下几个特点：（1）1倍转速频率在振动频谱中占优势。（2）Z方向振动要比另外两个互相垂直的方向大。采取的建议和办法是：（1）对电动机下瓦进行重点的检查，尤其是轴瓦的间隙，查看其是不是合适，对于磨损或松动的状况一定不能掉以轻心。（2）对泵组进行了检修轴承的磨损和松动情况要进行重点的检查。由于长时间的运行，轴承室与轴承配合并不是那么紧密，二者的间隙是0.12mm，因此严重的超过规定标准0～0.02mm。在处理时，使用轴承室刷镀。之后，情况有所好转，尽管没有超标，但是依然处于规定的上限，是0.07～0.08mm。

4 结束语

笔者对凝结水泵轴承振动超标分析及处理方法进行了分析和探讨，主要从系统介绍、凝结水泵运行情况、凝结水泵各异常情况的分析与处理这三个方面入手，希望这些分析和建议可以让同行借鉴，有利于泵组的安全、稳定运行，有利于生产。

参考文献

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