DQZHAN技術(shù)訊：齒式聯(lián)軸器磨損造成的某300MW機(jī)組給水泵振動異常分析
1. 振動概述
某300MW亞臨界機(jī)組汽動給水泵A在2017年11月的C級檢修中對該汽動給水泵進(jìn)了以下檢修內(nèi)容：#1軸承上瓦檢查、#2軸承上下瓦檢查、齒式聯(lián)軸器檢查、對輪中心重新調(diào)整、推力軸瓦重新安裝、軸承箱檢查。
檢修結(jié)束后，啟動沖轉(zhuǎn)過程時(shí)發(fā)現(xiàn)汽動給水泵的汽輪機(jī)前后軸承振動相比檢修前振動有所增大（4000r/min時(shí)檢修前20μm檢修后40μm），且在定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，振動隨時(shí)間的加長而逐漸增大，而汽泵前后軸承修前修后振動基本不變。該汽動給水泵軸振報(bào)警值為60μm，跳機(jī)值為90μm。針對此振動現(xiàn)象，于2017年11月21日對其進(jìn)行振動測試分析，并分析其振動原因，進(jìn)行相應(yīng)的檢修處理。
2. 振動處理過程
2.1**次振動測試與處理
2.1.1振動現(xiàn)象
對汽動給水泵A進(jìn)行汽輪機(jī)前后軸承和汽泵前后軸承振動測試（以下汽輪機(jī)前后軸承定義為#1軸承和#2軸承，給水泵前后軸承定義為#3軸承和#4軸承），首先對空載運(yùn)行方式下振動進(jìn)行測試，轉(zhuǎn)速從2900r/min升至4423r/min，#1軸承X方向振動從39μm上升至47μm，Y方向振動從19μm上升至21μm，#2軸承振動從33μm上升至38μm，Y方向振動從19μm上升至21μm，#3軸承和#4軸承振動基本不變，運(yùn)行一段時(shí)間后，振動穩(wěn)定無爬升現(xiàn)象。
隨后進(jìn)行帶負(fù)載運(yùn)行方式下振動測試，汽動給水泵出水并網(wǎng)運(yùn)行后，轉(zhuǎn)速維持在4200r/min左右，#1軸承X方向振動為46μm，#2軸承X方向振動為36μm，穩(wěn)定運(yùn)行2個(gè)小時(shí)左右，振動無爬升現(xiàn)象，決定維持汽動給水泵轉(zhuǎn)速不變，同時(shí)觀察振動趨勢。
汽動給水泵運(yùn)行至11月22日凌晨1:00左右，#1軸承振動上升至60μm，電廠運(yùn)行人員隨即撤出汽動給水泵運(yùn)行并將轉(zhuǎn)速降低至3000r/min運(yùn)行。觀察其歷史振動趨勢圖，發(fā)現(xiàn)#1軸承振動和#2軸承振動隨運(yùn)行時(shí)間的加長，振動呈緩慢上升趨勢，到后期振動上升速度加快。具體振動數(shù)據(jù)見表1，振動趨勢圖見圖1。
2.1.2振動分析與處理
根據(jù)表1和圖1的振動數(shù)據(jù)與振動趨勢分析得出，#1軸承和#2軸承在隨運(yùn)行時(shí)間的加長，振動出現(xiàn)爬升現(xiàn)象時(shí)，起初運(yùn)行的2個(gè)小時(shí)當(dāng)中，軸系振動維持基本不變，在隨后的6個(gè)小時(shí)運(yùn)行當(dāng)中，振動起先呈緩慢上升的趨勢，到后期振動上升速度加快，整個(gè)振動變化過程以1倍頻分量為主（頻譜圖見圖2），相位變化10度以內(nèi)，符合碰摩的故障現(xiàn)象，而#1、#2軸承振動變化時(shí)，#3、#4軸承振動基本不變，說明振動故障點(diǎn)基本在汽輪機(jī)側(cè)。根據(jù)振動變化前后的數(shù)據(jù)比較，得出碰摩點(diǎn)的位置在汽輪機(jī)兩側(cè)的可能性較大。
根據(jù)以上的分析判斷，該汽動給水泵汽輪機(jī)側(cè)發(fā)生了碰摩，*大可能是在汽輪機(jī)兩側(cè)的汽封齒和軸封齒、#1、#2軸承的內(nèi)外油檔。決定停機(jī)檢查上述部位是否有碰摩轉(zhuǎn)子的現(xiàn)象，解體檢查得出#1軸承外油檔積碳嚴(yán)重，隨即對其進(jìn)行清理安裝，其#1軸承外油檔實(shí)際圖見圖3、圖4。
2.2**次振動測試與處理
2.2.1振動現(xiàn)象
#1軸承外油檔清洗安裝結(jié)束后，重新開機(jī)啟動，#1軸承振動整體比之前振動要小，但振動爬升的現(xiàn)象依然存在，從振動趨勢來看，在1000r/min的低轉(zhuǎn)速下，#1、#2軸承振動就已經(jīng)出現(xiàn)了上升趨勢，說明汽輪機(jī)側(cè)的碰摩現(xiàn)象依然存在，#1軸承外油檔積碳不是主要原因，還存在其他的碰摩點(diǎn)。
觀察汽動給水泵其他參數(shù)據(jù)歷史趨勢，發(fā)現(xiàn)在2017年11月18日前，該汽給動水泵**次啟動前，有將近四個(gè)小時(shí)的時(shí)間里處于機(jī)組真空投運(yùn)，而軸封汽未投的現(xiàn)象，其參數(shù)趨勢圖見圖5。在那一段時(shí)間內(nèi)，汽輪機(jī)兩側(cè)有可能會有臟東西吸入，吸附在汽封齒或軸封齒上，這是檢修中無法檢查的部位，需要進(jìn)行開缸檢查。
經(jīng)過與電廠的商量討論，決定進(jìn)行利用反復(fù)碰摩的方法將碰摩點(diǎn)消除，反復(fù)經(jīng)過3次碰摩后，無法消除碰摩點(diǎn)，碰摩的現(xiàn)象依然存在，如果是汽封齒或軸封齒碰摩的話，一般經(jīng)過幾次碰摩后，會消除該碰摩點(diǎn)，說明汽輪機(jī)側(cè)存在較難消除的碰摩點(diǎn)，分析判斷主要懷疑有以下兩點(diǎn):
根據(jù)圖4的歷史參數(shù)趨勢說明，可能會有較硬的東西被吸入汽缸，吸附在汽封齒或軸封齒上，進(jìn)行汽輪機(jī)單轉(zhuǎn)，觀察振動情況。
對齒式聯(lián)軸器重新進(jìn)行檢查，同時(shí)復(fù)檢對輪中心。
經(jīng)過再次解體檢查發(fā)現(xiàn)：（1）齒式聯(lián)軸器對輪中心與檢修后中心數(shù)據(jù)一致。（2）齒式聯(lián)軸器汽輪機(jī)側(cè)的內(nèi)齒和外齒磨損嚴(yán)重，大部分內(nèi)外齒已經(jīng)被磨損掉至少二分之一，同時(shí)有部分外齒已經(jīng)破碎，其具體實(shí)際圖見圖6、圖7。而給水泵側(cè)內(nèi)外齒正常，隨后對汽輪機(jī)側(cè)內(nèi)外齒進(jìn)行更換。
檢修結(jié)束后，首先進(jìn)行汽輪機(jī)單轉(zhuǎn)試驗(yàn)，*高轉(zhuǎn)速至5300r/min時(shí)，#1、#2軸承振動*大13μm，振動正常，說明汽輪機(jī)汽封齒或軸封齒無碰摩現(xiàn)象。汽輪機(jī)單轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)束后。然后將汽動給水泵對輪連接后，進(jìn)行空載運(yùn)行方式，在轉(zhuǎn)速上升過程中，至低轉(zhuǎn)速1000r/min暖機(jī)時(shí)，之前的碰摩現(xiàn)象消失，暖機(jī)結(jié)束，轉(zhuǎn)速逐漸升至高轉(zhuǎn)速4000r/min，*大振動為#2軸承X方向26μm。*后進(jìn)行帶負(fù)載運(yùn)行方式，當(dāng)轉(zhuǎn)速至4083r/min時(shí)，*大振動為#2軸承X方向?yàn)?3μm，穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，整體軸系振動無爬升現(xiàn)象，振動問題得到解決，其具體運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2。
3. 小結(jié)
該機(jī)組汽動給水泵A經(jīng)過一系列的檢修后，碰摩現(xiàn)象的振動問題得到解決，這次振動故障體現(xiàn)出來的是碰摩現(xiàn)象，主要原因是由于齒式聯(lián)軸器汽輪機(jī)側(cè)內(nèi)外齒磨損嚴(yán)重。正常情況下，內(nèi)外齒是應(yīng)該為全齒嚙合的狀態(tài)，而當(dāng)內(nèi)外齒磨損掉二分一后，全齒嚙合變成了間隙嚙合，同時(shí)傳遞運(yùn)動與扭矩的能力下降，在設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)中，由于離心力的作用下，產(chǎn)生了一定的偏心與不平衡力，其次加上#1軸承油檔積碳嚴(yán)重，造成了此次的振動故障。
此次汽輪機(jī)側(cè)內(nèi)外齒磨損嚴(yán)重在之前的C級檢修中曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過了，但當(dāng)時(shí)未引起檢修人員的注意，所以未曾對其進(jìn)行處理和更換，應(yīng)當(dāng)引以為戒，避免類似事件再次發(fā)生。
