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鍋爐給水電動(dòng)前置泵竄軸及軸振大原因分析及處理

2023-03-21

付延平

(張家口發(fā)電廠塔山分廠設(shè)備部)

【摘 要】隨著單機(jī)容量的不斷增大,大型機(jī)組的安全運(yùn)行,對電力系統(tǒng)具有舉足輕重的影響。近年來大型輔機(jī)設(shè)備損壞事故時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重影響整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行。本文通過對鍋爐電動(dòng)給水泵前置泵的原因分析,結(jié)合軸竄量增大及軸振增大的實(shí)際問題,提出了相應(yīng)的問題處理策略,通過現(xiàn)場解體檢查處理,掌握了設(shè)備問題的根本原因和治理措施。以期更好的推進(jìn)汽輪機(jī)的平穩(wěn)安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】鍋爐電動(dòng)給水泵;前置泵;竄軸;軸振大;問題處理

引言:

一期工程是2×600MW亞臨界、直接空冷凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)。每臺機(jī)配備3臺50%容量的電動(dòng)調(diào)速給水泵組,是由電動(dòng)給水泵、電動(dòng)前置泵、液力偶合器、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備組成,2臺運(yùn)行,1臺備用。它是向鍋爐連續(xù)供水并向鍋爐過熱器、再熱器及汽輪機(jī)高壓旁路提供減溫水。每臺給水泵配置1臺前置泵,并與給水泵主泵由同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。其中,前置泵的型號為SQ300-670。前置泵主要部件采用抗汽蝕材料制造,使給水泵組具有良好的抗汽蝕性能。當(dāng)出現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)或機(jī)組跳閘等不穩(wěn)定工況時(shí),泵應(yīng)能安全運(yùn)行而不發(fā)生汽蝕。在所有運(yùn)行范圍內(nèi),前置泵的揚(yáng)程大于給水泵主泵所需要的必需汽蝕余量,并留有一定的裕量以抵消電廠中系統(tǒng)瞬變引起的變化。前置泵性能與給水泵相匹配,在任何允許運(yùn)行工況、變工況及甩負(fù)荷的情況下均應(yīng)保證主給水泵不會(huì)發(fā)生汽蝕。

1、軸竄及軸振大現(xiàn)象描述

1.1電動(dòng)給水泵的運(yùn)行方式Z初是在機(jī)組負(fù)荷300MW左右時(shí),2臺電動(dòng)給水泵也同時(shí)運(yùn)行,為了保證1臺事故停運(yùn)時(shí),機(jī)組的負(fù)荷不受影響。

1.2前置泵主要技術(shù)參數(shù)

1.3異常描述

一號機(jī)組1號電動(dòng)給水泵的前置泵在機(jī)組分布試運(yùn)及168期間和168結(jié)束進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行時(shí)期,軸竄量、非驅(qū)動(dòng)端支持和推力軸承振動(dòng)逐漸增大。機(jī)組負(fù)荷300MW,發(fā)現(xiàn)前置泵軸承體內(nèi)有異音,并且振幅Z大X:0.025mm;Y:0.061mm。下午15:00時(shí)對軸承體異音、振動(dòng)跟蹤檢查無太大變化,晚22時(shí)檢查異音增大,振動(dòng)變化為Z大X:0.04mm,Y:0.067mm。9月12日08時(shí)25分1號機(jī)負(fù)荷350MW,檢查發(fā)現(xiàn)前置泵非驅(qū)動(dòng)端軸承體發(fā)出有明顯的撞擊聲,手觸感覺振動(dòng)異常大,用表測量振幅值X:0.17mm,Y:0.38mm⊙:0.087mm。驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)Y:0.087mm,X:0.046mm。非驅(qū)動(dòng)端軸承體振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo),已無法維持正常的運(yùn)行,繼續(xù)運(yùn)行會(huì)使部件嚴(yán)重?fù)p壞,還會(huì)波及其它部件的損壞。所以,電動(dòng)給水泵被迫停運(yùn)。

1.3.1解體后發(fā)現(xiàn)問題:

1.推力軸承壓緊端蓋磨損1.175mm.錐形滾子軸承體磨損,直觀檢查間隙明顯增大;

2.泵體揭蓋后,葉輪中心向非驅(qū)動(dòng)端不正常移動(dòng)≥5mm,非驅(qū)動(dòng)端葉輪口環(huán)與泵體碰磨,泵體磨損1.20mm。驅(qū)動(dòng)端葉輪鎖母止退墊沒有,驅(qū)動(dòng)端葉輪鎖母旋緊,外露有6道絲扣,非驅(qū)動(dòng)端無絲扣露出,兩葉輪鎖母鎖緊葉輪驅(qū)動(dòng)端葉輪鎖母沒有止退墊。

1.3.2解體測量軸承發(fā)現(xiàn)問題:

1.驅(qū)動(dòng)端徑向軸承頂部間隙,用塞尺測量,0.30mm,塞入深度0.35mm,標(biāo)準(zhǔn)間隙:0.13~0.15mm。內(nèi)側(cè)油封間隙:0.25mm,外側(cè)油封間隙:0.35mm,標(biāo)準(zhǔn)間隙0.23~0.30mm;

2.非驅(qū)動(dòng)端徑向軸承頂部間隙,用塞尺測量0.23mm,塞入深度0.35mm.標(biāo)準(zhǔn)間隙;0.13-0.15mm。內(nèi)側(cè)油封間隙:0.30mm,標(biāo)準(zhǔn)間隙:0.23~0.30mm;

3.測量非驅(qū)動(dòng)端密封環(huán)徑向間隙:塞尺測量直徑1.15mm,標(biāo)準(zhǔn)間隙0.59~0.75mm。密封環(huán)軸向間隙10mm,標(biāo)準(zhǔn)間隙每側(cè)5mm;

4.測量驅(qū)動(dòng)端密封環(huán)徑向間隙:塞尺測量直徑1.80mm,標(biāo)準(zhǔn)間隙0.59~0.75mm。密封環(huán)軸向間隙10mm,標(biāo)準(zhǔn)間隙每側(cè)5mm;

5.測量葉輪與軸徑的配合間隙:塞尺測量直徑總間隙0.48mm.,標(biāo)準(zhǔn)間隙:0~0.03mm;

1.3.3前置泵其它部件解體:

1.用游標(biāo)卡尺測量密封環(huán)間隙直徑2mm,標(biāo)準(zhǔn)間隙0.59~0.75mm。測量軸瓦直徑6.38mm,軸頸直徑76.20mm,間隙0.18mm;2.用游標(biāo)卡尺測量油封環(huán)直徑79.35mm,軸頸直徑79.0mm,間隙0.35mm;3.用游標(biāo)卡尺測量徑向瓦外形尺寸外徑95mm,內(nèi)徑76mm,長55mm。測量推力軸承套外形尺寸長110mm,內(nèi)徑60mm,外圓大徑91mm,外圓小徑75mm;4.檢查葉輪鍵槽與軸鍵園周配合間隙2mm明顯錯(cuò)位;5.非驅(qū)動(dòng)端葉輪鎖母手動(dòng)旋緊后左右晃動(dòng)1mm,葉輪鎖母及軸絲扣磨損,不能起鎖母鎖緊作用。

2、原因初步分析

電動(dòng)前置泵轉(zhuǎn)子在設(shè)計(jì)上,葉輪軸向定位在水泵殼體流道的居中位置,并用葉輪螺母將葉輪鎖緊,螺母由止退墊片卡死,而螺母旋緊方向與葉輪工作旋轉(zhuǎn)方向相反,沒有螺母止退墊時(shí),葉輪螺母也不可能退出松動(dòng)。

根據(jù)測量葉輪與軸徑的配合間隙,葉輪內(nèi)圓比軸外直徑按標(biāo)準(zhǔn)間隙上限還偏大0.45mm,葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生擺動(dòng),因此,產(chǎn)生葉輪兩邊螺母非驅(qū)動(dòng)端逐漸旋松退出,驅(qū)動(dòng)端逐漸旋緊跟進(jìn),葉輪向非驅(qū)動(dòng)端逐漸移位,而葉輪兩側(cè)螺母仍然能夠鎖緊葉輪,葉輪偏移破壞葉輪兩側(cè)對稱平衡的推力,向非驅(qū)動(dòng)端移走到死點(diǎn),并與泵殼磨擦,泵殼磨損1.2mm,推力軸承端蓋磨損1.175mm。使得泵軸前后竄動(dòng),推力軸承壓蓋磨損,造成支持軸承及推力軸承水平、垂直、軸向振動(dòng)增大。

3、解決方法

更換泵軸及推力軸承,改變?nèi)~輪鍵槽與軸鍵園周配合間隙,按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求葉輪與軸的配合間隙符合0~0.03mm,調(diào)整葉輪軸向定位在水泵殼體流道的居中位置,并用葉輪螺母將葉輪鎖緊,為了防止葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)生偏移,在葉輪螺母與葉輪之間點(diǎn)焊三個(gè)質(zhì)量對稱的固定點(diǎn)。按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)0.10~0.015mm的下限調(diào)整推力軸承擋圈與壓蓋之間的間隙,調(diào)整推力軸承潤滑油進(jìn)油量,避免軸承溫度升高。

1號電動(dòng)給水泵啟運(yùn)后,在轉(zhuǎn)速4100轉(zhuǎn)/min時(shí)測量電動(dòng)前置泵驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng),振幅:Y0.007mm、X0.005mm,非驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng),振幅:Y0.012mm、X0.007mm、⊙0.007mm。

4、值得注意的問題

在前置泵轉(zhuǎn)子工作時(shí)軸向力的設(shè)計(jì)上,因葉輪是單級雙吸式,理論上軸向力是對稱平衡的,為防止轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)不穩(wěn)定,在葉輪倆蓋板受力面積做了改動(dòng),驅(qū)動(dòng)端側(cè)受力面積小于非驅(qū)動(dòng)端受力面積,前置泵在工作時(shí),總有一個(gè)指向驅(qū)動(dòng)端方向的軸向作用力。在前置泵轉(zhuǎn)子軸向定位設(shè)計(jì)上,是在前置泵的非驅(qū)動(dòng)端徑向滑動(dòng)軸承后,安裝有一套圓錐滾子軸承,它的工作面,是由設(shè)定的泵轉(zhuǎn)子軸向力決定,靠在泵端一側(cè)正常運(yùn)行。然而,由現(xiàn)場解體檢查來看,前置泵運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子軸向力始終指向非驅(qū)動(dòng)端,這就使得非驅(qū)動(dòng)端軸承壓蓋長期受力、磨損。

5、綜述:

每一臺600MW機(jī)組,配備3臺50%容量的電動(dòng)給水泵,采用兩臺運(yùn)行,一臺備用的運(yùn)行方式。設(shè)備未實(shí)施改造前1、2號機(jī)組配備的電動(dòng)給水泵都有軸竄量及非驅(qū)動(dòng)端支持和推力軸承振動(dòng)偏大的異?,F(xiàn)象,3臺電動(dòng)給水泵中有一臺退出備用就會(huì)威脅機(jī)組滿負(fù)荷的安全運(yùn)行,兩臺退出備用時(shí),機(jī)組負(fù)荷減半。我們利用一號機(jī)組1號電動(dòng)給水泵前置泵技改的成功經(jīng)驗(yàn),對其余的前置泵進(jìn)行了改進(jìn),徹底消除了前置泵軸竄量、非驅(qū)動(dòng)端支持和推力軸承振動(dòng)偏大的事故隱患。

來源:《中國科技期刊數(shù)據(jù)庫 工業(yè)C》