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二期循环水泵D振动原因分析及解决措施

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第19期作者：洪久安

[导读] 摘要：二期循环水泵D在运行中产生自下而上的振动，出现振动频率时间很短。检查出口压力和冷却水压力均在范围内，滤网前后压差表显示0.01MPａ。

        (安徽淮南平圩发电有限责任公司安徽淮南 232089)
        摘要：二期循环水泵D在运行中产生自下而上的振动，出现振动频率时间很短。检查出口压力和冷却水压力均在范围内，滤网前后压差表显示0.01MPａ。经过原因分析和排查，找到问题所在，处理了因吸入口导流片断裂，出口法兰错位造成螺栓孔不同心及出口三通焊缝受长期应力的作用下产生出口法兰裂缝等缺陷，保障了机组安生运行，提高了机组的热效率。
        关建词：循泵；外筒体；出口三通；导叶体；吸入喇叭口
        一、引言
        二期循环水系统采用带自然风冷却塔的再循环供水系统。补充水源由一期厂内循环水系统提供， #3、4机组各配二台循环水泵，每台循泵配有平板滤网，一套闸门槽和一台出口液控蝶阀。在二台机组的循环水压力管之间设置二个电动蝶阀作为联络阀，布置在泵房外的联络阀门井内。当一台循环水泵发生故障时，可采用二机三台循环水泵运行方式。夏季双泵运行，冬季以单泵改低速方式运行。循泵的型号为88LKXA-25.6立式、单级单吸、转子可抽出式斜流泵。泵在外筒体不拆卸的情况下，转子可单独抽出泵体外进行检修，电动机与泵的联接方式为钢性连接，泵吸入口垂直向下，吐出口水平布置。从上向下看，泵逆时针方向旋转，循泵轴向推力由电机推力轴瓦承受。循环水泵用来向凝汽器提供冷却水。冷凝进入凝汽器内的汽轮机排出的乏汽，同时还向闭式热交器、冷油器等提供冷却水源。它的工作特点是大流量，低扬程。循泵如发生故障，将直接影响凝汽器真空度，减小机组热效率，使煤耗升高，从而降低机组出力。
        二、故障发生经过：
        2018年1月6日，检修巡检人员进行循环水泵D的巡检工作。在检查盘根泄漏情况时，站在泵端盖上隐约感到自下而上的振动感，但转瞬既失。测量泵填料涵体位置振幅垂直、水平、轴向数据均在标准范围内（标准0.05 mm）。第二天跟踪检查，振动测量数据均在标准范围内。站在泵端盖上35分钟，未感到自下而上的振动感。但从2018年2月10日起振动现象在30分钟内，连续出现2次，时间很短暂。于是，检修人员对二期循环水泵A、D二台在线运行循泵进行各项参数采集比对。测量D泵（填料涵体位置）振幅：轴向0.032mm、水平0.021mm、垂直0.047mm（标准0.05 mm）。由于振动在时间上呈现无规律状态。给测振工作带来不便。当振动出现时，泵端盖和填料涵体位置测量数据一样垂直方向0.061mm。测量电机托架，振动数据在标准范围内。出口压力0.05Mpa, 检查冷却水压力，滤网前后压差表显示0.01MPａ。对D泵进行振动测量后初步判断导流片与泵盖连接螺栓有断裂脱落。各轴承与轴套配合尺寸超标，轴套偏磨严重。
        三、振动原因分析：
        根据上述出现的振动现象和循泵结构上分析判断，有以下几种可能：
        1）循泵反支撑长期承受冲击载荷作用致使焊缝处产生裂纹。起不到支撑作用。
        2）由于吸入口垂直向下，吐出口水平布置，循泵导流片受水流冲击，导流片与泵端盖连接螺栓受剪切力的作用出现部分螺栓断裂脱落，引起振动。
        3）外筒体支撑盖板水平未调整到标准范围内，造成外筒体不垂直，而引起转子振动。
        4）循泵外筒体出口法兰在安装时两法兰面错位，造成螺栓孔不同心。用螺栓强行拉拢，两法兰平行度差（标准：1--1. 5 mm）。致使外筒体的垂直度产生误差，转子叶轮腔室和导叶体安装在外筒体内，同样造成转子发生倾斜，产生振动。
        5）电机轴头水平数据超标，外圆偏向一侧，当泵通过调整盘调整到提升量后与电机联轴器连接后，泵转子不垂直，造成泵在运行中发生轴套与轴承偏磨现象。
        6）电动机托架螺栓松动，泵在运行过程中造成圆周位移，使轴承与轴套发生剧烈摩擦。或外筒体支撑基础螺栓松动，造成基础水平发生变化，在这二方面长期作用下，导致内护管与导叶体连接螺栓断裂，甚至造成导叶体内轴承脱落，引起自下而上的振动传递。
        7）轴弯曲超标，中间联轴节同心度超标，也是影响转子上的轴套与轴承偏磨而引起振动的原因之一。
        8）内护管法兰焊缝由于受长期应力作用下产生裂纹。

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以及吸入喇叭口导流片长期受水力冲击或吸入喇叭口导流片在铸造过程中存在缺陷，致使导向片断裂，断片在离心力作用下，随着水流涌向导叶体，并与导叶体导叶发生激烈碰撞，致使导叶体导叶损伤发生局部断裂，断片还会随着水流涌向吐出口撞击导流片，使之发生变形而引起振动。
        四、原因排查过程
        由于造成循泵D振动的原因未明确判断出，分析的上述几种可能的原因势必会造成检修周期增长。为了优化检修工期，合理安排人力，有针对性的进行检查工作，首先，把泵与电动机靠背轮脱开，复测轴头水平后，根据情况将转子整体抽出，并决定解体转子和外筒体检查同时进行。
        将泵与电动机靠背轮脱开后，复测提升量。测量电动机轴头水平出口侧最大0.11mm/m（标准0.06mm/m）。超标0.05mm/m。外圆偏进口侧0.13mm，超标0.07mm。从超标数据分析，可以排除了轴头水平和圆周引起的振动。拆除电动机托架螺栓未发生螺栓有松动现象。用顶丝均匀顶出泵端盖，吊出导流体，未发现导流片有撞击变形现象，但发现导流体与泵盖端连接螺栓有三颗螺栓断裂脱落。转子整体抽出后，拆卸转子部件，清理检查内接管法兰焊缝处无裂纹，但导叶体有二片固定叶片有局部断裂并脱落。测量上导轴承内径尺寸φ270.37mm、φ270.54mm，偏磨0.17mm。导叶体内A、B导轴承内径尺寸基本一致数据为φ270.57mm、φ270.79mm，偏磨0.42mm。测量轴套外径φ269.56mm，轴套外表面磨损较均匀。轴承与轴套配合尺寸在0.98mm--1.23mm范围，尺寸全部超标（标准：0.65mm--0.85mm），从测量数据得出导叶体内A、B轴承与轴套在运行中发生较严重的偏磨现象。在解体转子部件的同时，一组人员对循泵外筒体支撑基础螺栓检查无松动现象，用合像水平仪测量外筒体基础水平0.95mm/m超标0.45mm/m。但不足以说明就是泵体振动的原因。为了进一步查明原因，决定测量外筒体同心度，将铅坠放置在筒体中心位置，为防止铅坠摆动影响测量精度。在吸入喇叭口底部放置油桶，将铅坠沉入油中。在放置油桶过程中发现吸入喇叭口上三片导流片有二块断裂。用内径千分尺测量外筒体垂直度，数据显示偏出口侧9.1mm。进入循泵坑检查外筒体螺栓断裂脱落情况，出口三通与短节连接螺栓有六颗断裂，外筒体三通出口法兰螺栓有二颗断裂脱落。拆卸出口法兰螺栓后测量两片法兰左右张口最大1.3mm，上下张口1.1mm，偏右侧5mm。二面法兰螺栓孔不同心。将出口三通焊缝处附着泥用铲刀除去后，发现右侧焊缝处有裂纹。
        五、处理措施
        通过原因排查，找出了问题所在，提出处理方案。
        由于吸入喇叭口和导叶体都是铸钢件，导流片和导叶的断裂都呈不规则形状，且焊接性能差。为防止循泵在运行时水流在吸入口产生漩涡，在断裂的导流片位置钻孔用螺栓固定钢板作为导流片使用，但考虑到水流对螺栓长期冲击而造成螺栓脱落，只会二次对循泵的损伤。因此，查阅资料和质询生产厂家，决定将断裂处用磨光机打磨成流线型。
        出口三通拆卸吊出后，焊缝处作金属探伤渗透检查（PT检查）左侧焊接处产生长11mm长裂纹。右侧焊缝裂纹1.3m，并伴有一处焊接气孔。考虑到三通垂直面和水平段法兰面的垂直度及焊接带来的变形量。决定三通返回厂家处理。趁出口三通返厂处理的5天时间内，开始对转子部件回装，更换导叶体内A\B轴承和轴套，其配合间隙在0.72mm。
        返厂处理的三通验收合格开始组装，并对外筒体垂直度进行测量并做调整。
        外筒体基础支撑进行水平度进行测量调整到0.05mm/m范围内。
        六、结语
        循泵D经过处理，设备立即试运行，品质再鉴定2小时，出口压力和振动（水平、轴向、垂直方向）均在标准范围内（标准≤0.05 mm）。通过原因分析、排查，找出问题所在加以解决。保障了机组的真空度，提高了机组出力。
        参考文献：
        [1]汽轮机设备及系统/胡念苏北京：中国电力出版社，2016.2
        [2]热能与动力工程测试技术/严兆大北京：机械工业出版社，2005.10
        [3]实用五金手册/杨家斌北京：机械工业出版社，2010.12
        作者简介：洪久安（1968-06-14），男，汉族，籍贯：安徽省淮南市，当前职务：技术专工，当前职称：助工，学历：本科