300MW 汽动给水泵异常振动原因分析及处理

300MW 汽动给水泵异常振动原因分析及处理
摘要：在大型旋转机械中的转子故障向来是直接影响设备安全生产的重要问题，其中不对中故障是旋转机械最为常见的故障之一，当转子出现不对中后，在运行
过程中会引起设备振动增大、转子扭曲和变形及联轴器偏转等故障现象，影响设
备的正常运行。

文章针对某亚临界300MW机组汽动给水泵大修后首次启动出现
的异常振动爬升现象，通过数据测试、频谱分析，得出齿式联轴器汽轮机侧内外
齿出现磨损与断裂是导致该汽动给水泵振动异常爬升的主要原因，重新检修后，
成功解决了汽动给水泵异常振动问题。

关键词：汽动给水泵；异常振动；分析处理
1汽动给水泵
某电厂3号机组为300MW抽汽凝汽式汽轮发电机组，配有2台50%容量的
汽动给水泵A，B和1台50%容量的电动给水泵C，机组正常运行时2台汽动给水泵A，B呈并列方式运行，电动给水泵C作为备用。

该类型的汽动给水泵汽轮机
是由杭州汽轮机股份有限公司生产的单缸、轴流、反动式汽轮机型号为
NK50/56/0，额定功率为3469kW，额定转速为5065r/min，汽轮机与给水泵之间
采用齿式联轴器，整体卧式布置(汽轮机前后轴承简称1号轴承、2号轴承，给水
泵前后轴承简称为3号轴承、4号轴承)，如图1所示。

1号至4号轴承均配有X，Y两个方向的电涡流位移传感器用于振动测量，从
小汽轮机侧往给水泵侧看，X方向传感器在小汽轮机左侧，Y方向传感器在小汽
轮机右侧，均与垂直平分线呈45“夹角，转速传感器（K?）动与X方向一致，转
动方向为顺时针，如图2所示。

该机组的汽动给水泵A在检修前的各转速工况下，1号、2号瓦最大轴振为20μm。

但在检修后，当转速处于4100r/min时，1号、2号瓦轴振己高达50?m，且随运
行时间的加长，存在振动爬升现象，而3号、4号瓦轴振基本不变。

由于该汽动
给水泵振动问题的存在，机组只能采取一汽一电的方式运行，大大增加了厂用电率。

2振动分析与处理
2.1第一次振动分析与处理
在本特利3500的TSI系统上接入本特利AD-RE208P振动数据采集仪对该汽动
给水泵进行了测试。

在空载运行方式下，转速从2900r/min升至4400r/min，然后定速在4342r/min，如表1所示，在不同转速下1号、2号轴瓦瓦振均小于
1mm/s。

汽动给水泵出水走再循环阀，而不向锅炉供水，简称为空载运行;汽动给
水泵向锅炉供水，简称为带载运行。

空载定速运行1h，汽动给水泵振动保持不变。

将汽动给水泵A，B并列运行，停运电动给水泵，转速维持在4200r/min，起初1号、2号瓦轴振为40和30μm，试运行8h后，1号、2号瓦轴振爬升至53和46μm，撤出汽动给水泵A并列运行
方式切换至再循环阀运行方式，并降低转速至3000r/min运行，如表2和图3所
示(1号、2号瓦轴振变化趋势一致，不重复列举)。

由表1、表2可知汽轮机振动
特征:y在空载运行方式下，1号、2号瓦轴振随转速上升而略微上升，3号、4号
瓦轴振值基本不变。

(2)在带负载稳定运行过程中，1号、2号瓦轴振起初平稳，
随运行时间的加长，振动呈缓慢爬升现象，后期振动上升速度明显加快，1号、2
号瓦轴振爬升以反向分量为主，属于典型的二阶振型，3号、4号瓦轴振基本不变。

两种运行方式的振动变化过程均以基频分量为主，如图4所示，说明转子存
在一定的质量不平衡或类似质量不平衡的故障问题。

由此可判断汽轮机异常振动的原因可能为:（1）转子因动静碰摩C3-al发生了
热弯曲，导致基频振动分量的增大，且碰磨点在汽轮机两侧的可能性较大。

(2)齿
式联轴器如果在安装方面出现问题，如不对中、紧力不足等方面的原因，也会引
起基频振动的产生。

停机后通过对1号、2号轴承的轴瓦、内外油档检查，发现
1号轴承外油档积碳严重，同时转子轴颈上存在一定的磨损现象，对该油档进行
清理、并修复[3]。

2.2第二次振动分析与处理
检修完毕后重新启动中，1号、2号瓦轴振整体有所降低，但振动爬升的现象依然存在，数据如表3所示。

综合几次汽动给水泵在不同转速工况下的振动数据，通过矢量运算得出2号、3号瓦轴振在振动变化过程中，X方向的同向分量与反
向分量相当，而Y方向基本以反向分量为主，如图6所示，且联轴器两侧的X方
向相位差40°一70°，Y方向相位差接近180°，振动频谱以基频分量为主，1号、2号瓦轴振变化量明显高于3号、4号轴振的变化量，可推断出齿式联轴器存在着
以基频分量为主的不对中现象，故障位置位于齿式联轴器汽轮机侧联轴器。

停机
检查发现:齿式联轴器对轮中心与C级检修后对轮中心数据一致;齿式联轴器小汽
轮机侧的内齿和外齿磨损严重，大部分内外齿己经被磨损掉至少1/2，且有部分
外齿己经破碎，如图7、图8所示，而给水泵侧内外齿完好，无磨损现象。

对联
轴器汽轮机侧的内外齿套进行更换，启动后在带负载运行方式的不同工况下，1号、2号瓦轴振最大为26μm，且较稳定，数据如表4所示。

3故障机理分析
在通常情况下，齿式联轴器不对中所引起的振动问题，通常会产生较大的2
倍频分量，这是因为联轴器为了满足不对中状态下的运动条件，其质量中心保证
联轴器处于正常回转状态以2倍于转子的转动速度绕其静态轴心旋转，因此会产
生2倍频特征频率。

而引起此次振动故障的主要原因是由于齿式联轴器的汽轮机
侧内外齿发生磨损与断裂，无法进行正常的相对滑动和啮合，从而导致联轴器无
法正常回转，失去补偿能力。

在转子高速旋转状态下，使联轴器的内外齿卡死，
出现了“锁定”状态，形成强制旋转运行，使两侧联接的转子出现弯曲现象，并产
生巨大的应力。

当设备运行一段时间后，联轴器内外齿之间磨损加剧，导致转子
的弯曲加大，致使转子和其他部件发生碰触，造成振动进一步上升[4]。

结论
目前工业用的联轴器型号种类繁多，其中齿式联轴器在大型旋转机械中应用
十分广泛，它是由齿数相同的内齿圈和带外齿的凸缘半联轴器等零件组成，在工
作时两侧的转子产生相对位移，内外齿的齿面周期性作轴向相对滑动，一旦这种
工作状态发生改变，会导致异常振动的产生。

上文介绍了某台汽动给水泵检修后
出现的振动异常现象，通过对振动的测试分析与诊断及处理，解决了该异常振动，可作为同类型设备的运行参考。

参考文献
[1]张鹏，宁罡.汽动给水泵异常振动原因分析及处理[J].汽轮机技术，2017，
59(05):378-380+384.
[2]张鹏.汽动给水泵异常振动原因分析及处理[C]..环境工程2017增刊2下册.:工业
建筑杂志社，2017:607-611.
[3]张家伟，牟法海.300MW机组汽动给水泵异常振动原因分析与处理[J].电站辅机，2015，36(02):44-46.
[4]毛文军，朱健，殷德力.岭澳核电站汽动主给水泵升降速过程中异常振动原因分析和处理[J].水泵技术，2008(05):36-40.。