鍋爐給水電動(dòng)前置泵竄軸及軸振大原因分析及處理

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(duì)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(duì)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(chǎng)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(tái)機(jī)配備3臺(tái)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(tái)運(yùn)行，1臺(tái)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(tái)給水泵配置1臺(tái)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(hào)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(tái)電動(dòng)給水泵也同時(shí)運(yùn)行，為了保證1臺(tái)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(hào)機(jī)組1號(hào)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(duì)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(hào)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量非驅(qū)動(dòng)端密封環(huán)徑向間隙：塞尺測(cè)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(cè)量驅(qū)動(dòng)端密封環(huán)徑向間隙：塞尺測(cè)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(cè)量葉輪與軸徑的配合間隙：塞尺測(cè)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(cè)量密封環(huán)間隙直徑2mm，標(biāo)準(zhǔn)間隙0.59～0.75mm。測(cè)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(cè)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(cè)量徑向瓦外形尺寸外徑95mm，內(nèi)徑76mm，長(zhǎng)55mm。測(cè)量推力軸承套外形尺寸長(zhǎng)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(cè)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(duì)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(duì)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(rùn)滑油進(jìn)油量，避免軸承溫度升高。

1號(hào)電動(dòng)給水泵啟運(yùn)后，在轉(zhuǎn)速4100轉(zhuǎn)/min時(shí)測(cè)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(jí)雙吸式，理論上軸向力是對(duì)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(chǎng)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(zhǎng)期受力、磨損。

5、綜述：

每一臺(tái)600MW機(jī)組，配備3臺(tái)50%容量的電動(dòng)給水泵，采用兩臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用的運(yùn)行方式。設(shè)備未實(shí)施改造前1、2號(hào)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(tái)電動(dòng)給水泵中有一臺(tái)退出備用就會(huì)威脅機(jī)組滿負(fù)荷的安全運(yùn)行，兩臺(tái)退出備用時(shí)，機(jī)組負(fù)荷減半。我們利用一號(hào)機(jī)組1號(hào)電動(dòng)給水泵前置泵技改的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)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(guó)科技期刊數(shù)據(jù)庫 工業(yè)C》