摘要:随着社会的发展,我国的各行各业的发展也有了很大的进步。电力企业是能源消耗大户,电力系统的节能降耗对国家政策的实施起着非常重要的作用。随着电力供应逐步市场化,在市场经济的杠杆调控下,“厂网分开、竟价上网”的改革方案将逐步实施,降低运行成本也成为各电厂的主要工作任务。但我国的技术性能和可靠性与国外先进的设备制造和运营水平相差距一直存在。随着火力发电厂单机容量的增加,配置的辅机也有了相应的发展,用来供给锅炉用水的给水泵所处的地位也越来越重要。
关键词:660MW机组;汽动给水泵异常振动;分析与处理
引言
随着火电厂节能降耗工作的不断深入,汽动给水泵在降低厂用电率方面发挥了突出的作用,节能效果十分明显。但是由于汽动给水泵结构复杂,在启动、维护方面与电动给水泵相比较,增加了工作量,特别是汽动给水泵的振动异常时常困扰着电厂,同时也降低了使用效率。
1原因分析
1.1动静不平衡
当水泵的泵轴弯曲、叶轮厚薄不均,或是叶轮上夹杂有异物、叶片有损伤时,都会造成转子质量上的不平衡,当叶轮旋转起来后就会产生周期性的激振力,从而造成水泵振动。
1.2底座松动或是螺栓不牢固
水泵在运行中,不可避免会有不平衡力产生,当水泵基础混凝土底座不够结实或是地脚固定螺栓不够牢固时,水泵的固有频率与某些不平衡力或激振力的频率重合(接近)时,就会产生共振。
1.3动静摩擦
水泵由于要保证传动效率,最大限度的使用原动机的传动力,减少压损和轴向推力,在设计时将动静部分的间隙设计在较小的范围内,如叶轮与密封环的间隙、平衡套与泵壳的间隙、叶片盖板和泵壳之间的间隙等,一般都只有0.5mm左右,当泵轴发生弯曲、平衡套产生变形、叶轮发生晃动或是叶轮内介质夹带了杂质时,都易产生动静部分摩擦,从而引起振动。
1.4中心不正
由于工作人员施工不当或是技术水平不足,当水泵轴和小汽轮机轴的圆周或是端面偏差不符合厂家技术要求时(小汽轮机厂家要求通过联轴器和给水泵对中时,需要有一定的偏置量),在水泵和小汽轮机运转时会使联轴器间隙随轴的旋转而忽大忽小,因而发生与质量不平衡一样的周期性强迫振动,产生周期性的交变应力,其频率和转数成倍数关系,使水泵产生周期性的振动,振幅与泵轴和小汽轮机轴偏心距大小而定。
2660MW机组汽动给水泵异常振动优化
2.1转子质量不平衡振动
(1)转子质量不平衡引起的振动是转子频率的一倍频,当故障仅限于不平衡故障时,一倍频率的振动幅值通常大于或等于振动总量幅值的80%。若除不平衡之外还有其它故障时,一倍频率的振动幅值可能仅为振动总量幅值的5%~80%。(2)当转子转速低于转子第一阶临界转速时,振动幅值随转速升高而增大;当转速大于临界转速后,振幅随转速增大而减小,并趋向一个较小的稳定值。当转速接近临界转速时,将产生共振,此时振幅将有最大峰值。(3)转子轴心轨迹为椭圆。当转速一定时,不平衡产生的连续变化旋转力始终作用在径向方向上,但由于轴承的垂直方向刚度比水平方向刚度大,所以通常振动响应是一定程度的椭圆轨迹,且水平方向振动大于垂直方向振动,一般范围在2~3倍左右。(4)当转子质量不平衡故障为主要振动原因时,轴承上水平方向与垂直方向振动相位差约为90°±30°。(5)转子质量不平衡通常在径向方向呈现稳定的、可重复的振动相位。工作转速一定时,振动相位稳定,基本不变,振动的强烈程度对工作转速的变化很敏感。(6)当不平衡振动是由部件脱落引起时,振动的相位会发生突变。
相位的变动能够清晰的反应转动部件是否出现部件脱落。转动部件脱落后,部件在外界力的作用下可能会发生位移的变化,并伴有异常声响。
2.2应对措施及最佳方案确定
(一)利用检修机会针对轴颈镀铬层进行车削处理。由于涡流传感器输出的交流电压与转子振动幅值成正比,涡流传感器对于镀层(铬)的灵敏度比转子材质(40 OV/铸钢)的灵敏度大,测量过程中仍按常规转子灵敏度进行设置,导致计算得到的振动幅值比真实振动大。(二)更换测试传感器。更换测试传感器;更换为电容式位移传感器或组合式探头(接触式探头+电涡流传感器)电容式位移传感器是一种非接触电容式原理的精密测量仪器,通过电容变化来表示振动的大小。组合式探头适合用于轴表面沿周向材料磁特性变化的转轴,可有效的避免轴颈材质的电、磁变化引起涡流探头测量时所产生的虚假信号,有效的分离干扰信号,保留真实振动信号。(三)避开镀铬区域。避开镀铬区域:轴振信号中的虚假成分是由于转子表面镀铬后表面材质发生变化造成的,最直接的处理方法是调整涡流传感器安装位置,使传感器对应测量位置远离镀铬区域。
2.3运行方面操作
1)防止汽泵组小流量运转,机组高负荷应加强对小汽机振动监视。2)保证电泵良好备用,做好事故预想必要时及时采取启电泵等应急措施。3)对于新安装或检修后的启动,汽泵组需要做超速试验。4)避免泵内或吸入管内有空气要格外注意泵的启停和切换操作,并严密关注泵的入口压头和介质组分,避免泵的汽蚀条件产生,启动前必须对汽泵充分注水。5)运行期间检查汽泵组的运行状态听声音,看电流,看压力变化、机组真空变化,化学应定期化验油质。6)汽泵再循环调阀在非低负荷状态下为关闭状态,其前后电动门为开启状态,汽泵流量低时及时开启该阀门保证汽泵最小流量。
2.4检修安装方面
1)汽泵组运行中出现问题应趁机组检修期间返厂检修,如检查汽泵叶轮有无汽蚀情况、汽封等动静结合部分是否有磨损情况等。2)基础螺栓是否牢固,安装时基础板应找正找平。泵轴和电机轴要保证同心。3)管道配置应合理,泵的进口管段应避免突弯和积存空气,进口段配置一段锥形渐缩管,使流体吸入时逐渐收缩增速,以便流体均匀进入叶轮。4)应避免管道应力对泵的影响,避免装配应力、变形应力和管道阀门的重力作用到泵体上。5)对于一些新更换的组件,尤其是汽封等部件,调整间隙需合适,需要在机组启动期间,在高低负荷下充分磨合。6)如遇到振动未找到原因的,应邀请第三方公司测量汽泵组振动频谱并进行分析,判断振动是否为工频振动,是否因转子弯曲变形因数,是否因动静碰磨引起振动。7)检修期间将汽泵与小机对轮脱开,检查对轮是否损坏,查找振动源头。
结语
随着机械化时代的到来,给水泵汽轮机的应用十分的广泛,尤其是在船舶领域,但是对于系统十分复杂的系统来说,单个部件设计情况的运行状态和实际情况还是有很大的差别的,所以当给水泵汽轮机出现振动故障时,对故障进行具体的分析,并解决这一类问题,为以后的解决这类问题提供了丰富的经验。
参考文献
[1]华东六省一市电机工程(电力)学会.汽轮机设备及其系统[M].北京:中国电力出版社,2016:80-82.
[2]张磊,马明扎.超超临界火电机组汽轮机设备与运行[M].北京:中国电力出版社,2007:120-122.
[3]何川,郭立君.泵与风机[M].4版.北京:中国电力出版社,2008:104-105.
[4]寒栋.泵与风机[M].2版.北京:机械工业出版社,2006:98-99.
[5]余丽萍.大型火电站给水泵组的配置与布置分析[J].华电技术,2017,39(12):4-7.
[6]邬鹏.给水泵变频改造关键技术分析[J].科技创新导报,2017(28):103-104.