振动分析仪对水泵汽轮机的振动分析案例

　　某发电公司 330MW 汽轮机配置 1 台 100% 容量的汽动给水泵和 1 台 50% 容量的电动给水泵。汽动给水泵为 80CHTA/4 型筒式多级离心泵，由100% 容量的单轴、单缸、新汽内切换、凝汽式给水泵汽轮机直接驱动。给水泵汽轮机的额定转速为5400r/min，一阶临界转速为 2545r/min，二阶临界转速为 11721r/min，运行转速范围为 3100～5900r/min。给水泵汽轮机和汽泵用活动式齿形联轴器连接。支撑给水泵汽轮机的 #1， #2 轴承主要由 5 块可倾瓦组成，安装在给水泵汽轮机下缸上。汽动给水泵组轴系形式如图 1 所示。

　　给水泵汽轮机出现的振动情况

　　2009 年 6 月 3 日，机组负荷为 261.9MW，给水泵汽轮机转速为 4888r/min，给水泵汽轮机 #2 轴承x 向轴振由 71.2 μm 瞬间突增到 90.7 μm，3min 后下降至 65 μm。同时， #1 轴振也发生了相应变化，其 x 向轴振***大达 71.2 μm。类似现象在此后 1 个多月内又多次出现，具体情况见表 1。从表 1 可以看出，给水泵汽轮机的轴振与负荷变化有关，在负荷突升和突降的过程中，表现特别明显。 #2 轴承 x 向轴振频谱图如图 2 所示。

　　振动原因分析及处理

　　1、 振动原因分析

　　通过现场测振，给水泵汽轮机 #1， #2 瓦的盖振(水平、垂直、轴向 3 个方向)并不大，只有 #2 瓦水平方向的盖振为 62 μm，其余都在 15 μm 以内，油温水泵汽轮机的瓦振( #1， #2 轴承)，且振动频谱以 1倍频振动为主(如图 2 所示)。在水平结合面上距离差为 100mm 处，对基础轴承座连接刚度进行了检测，差别振动为 2 μm，作者认为振动主要是由转子转动不平衡引起的。

　　2、 第 1 次处理

　　2009 年 10 月 1 日，机组在低负荷期间，对汽动给水泵进行了检修。在拆卸过程中，作者发现汽动给水泵转子有明显的磨损痕迹，磨损点在驱动端机械密封的冷却室，泵体口环处有严重的磨损现象。汽动给水泵平衡盘处的支持环整圈有严重的不均匀冲蚀现象，整个支持环***薄处轴向仅剩 2.5mm。因磨损严重，将原芯包整个更换。 10 月 4 日开机后，瓦振测量正常。分析并总结振动的具体原因有以下2 个方面：

　　(1)由于口环间隙不均匀变大，造成水泵转子转动精度降低;再加上转子碰磨引起水泵支撑刚度变化，从而引起临界转速的变化。

　　(2)由于水泵平衡盘支持环冲蚀，造成泵运转质量的不平衡，它所引起的振动随水泵支持环冲蚀程度而增大，造成水泵转子振动随转速和时间缓慢

　　增大。

　　3、 振动出现的新情况及原因分析

　　2009 年 10 月 6 日， #2 轴承轴振再次增大，***大轴振为 74 μm。 10 月 7 日，轴振达到报警值 75 μm，盖振也达到 100 μm，根据盖振大于轴振的实际情况，可判断出轴承座部分出现共振且振动呈明显的沿联轴器增加的迹象。从该瓦振、轴振测量信号的频谱分析表明，其振动以 1x 频为主，查阅复装时的中心数据为泵*** 0.015mm，上扒口为 0.010mm，泵偏电侧 0.045mm，中心正常。随后检查了 #2 轴承的温度和进、回油温度，轴温较修前下降， #2 瓦的载荷明显过低。通过现场测温，发现汽动给水泵地脚螺丝基础处温度偏***，达到 100℃左右，而给水泵汽轮机 #2 轴承基础处温度为环境温度，两者相差达70℃ 左右。综合振动频谱、中心和瓦温数据，作者分析认为，该振动是由激振力引起的，其原因是：由于给水泵汽轮机和泵体的基础框架受热不均引起的热、冷态膨胀差异，造成热态时转子中心不正，导致轴承振动再次增大。

　　4、 第 2 次处理

　　2009 年 10 月 7 日，对汽动给水泵组进行了第 2次处理。拆卸联轴器重新复中心时，考虑到热态泵转子和给水泵汽轮机转子的温差，将水泵中心下落了 0.65mm，***后的中心结果为泵*** 0.100mm，泵偏东 0.090mm，下扒口 0.065mm，东扒口 0.030mm。

　　重新启动后，给水泵汽轮机轴振由修前的 70μm 下降到 38 μm 的正常水平，但 #2 瓦盖振仍然很大，转 速 在 低 于 4300r/min 时 振 动 正 常，*** 于5100r/min 时 #2 瓦水平盖振在 100 μm 左右，联轴器处水平盖振***大为 138 μm，给水泵汽轮机排汽缸水平结合面的振动也明显增大，10 月 16 日，***大达到 227 μm。在 10 月 16 日测量的给水泵汽轮机 #2瓦水平盖振动的频谱图如图 3 所示。

　    5、第 3 次处理

　　2009 年 10 月 17 日，给水泵汽轮机停止后，作者认真检查了中心、转子弯曲、联轴器的情况。解体联轴器，复测中心情况为泵*** 0.100mm，泵偏东 0.010mm，下扒口 0.065mm，西扒口 0.005mm，该中心完全符合要求。继续调整中心的意义已经不大。分析了振动频谱图没有明显的低阶谐波分量且振幅没有明显的波动现象，可以排除动、静碰磨。