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1、湛江发电厂湛江发电厂 3 3 号机组号机组 A A 给水泵汽轮机振动问题的分析给水泵汽轮机振动问题的分析 处理处理钟达红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：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：关键词：给水泵汽轮机；振动；动平衡1 1 给水泵汽轮机及振动情况简述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
2、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
3、 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 2 振动原因分析及动平衡振动原因分析及动平衡2.12.1 振动原因分析振动原因分析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
4、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。2.22.2 转子的动平衡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
5、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。2.32.3 2 2 号瓦振动原因分析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，
6、最后决定更换 2 号瓦以增加其 刚度。3 3 第一次更换第一次更换 2 2 号瓦后振动情况号瓦后振动情况3.13.1 振动现象振动现象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
7、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。3.23.2 揭瓦检查的结果揭瓦检查的结果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
8、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 4 第二次换瓦后的情况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
9、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
10、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
11、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 5 第三次换瓦后的情况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
12、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 6 结束语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，解决的办法是更换轴瓦，增加轴承的刚度,其具体 措施是调整轴瓦间隙，增加轴瓦紧力，提高轴承座的水平刚度，降低该瓦的水 平振动值。2 号瓦在第二次换瓦后试运中烧瓦，是对轴承油档的间隙影响轴承 的润滑冷却情况考虑不足，未重新加工油档，应该引以为戒。A 给水泵汽轮机 振动问题的分析和处理对其它给水泵小汽轮机振动问题的诊断与解决有较大的 参考价值。
