DQZHAN技術訊：齒式聯軸器磨損造成的某300MW機組給水泵振動異常分析
1. 振動概述
某300MW亞臨界機組汽動給水泵A在2017年11月的C級檢修中對該汽動給水泵進了以下檢修內容：#1軸承上瓦檢查、#2軸承上下瓦檢查、齒式聯軸器檢查、對輪中心重新調整、推力軸瓦重新安裝、軸承箱檢查。
檢修結束后，啟動沖轉過程時發(fā)現汽動給水泵的汽輪機前后軸承振動相比檢修前振動有所增大（4000r/min時檢修前20μm檢修后40μm），且在定轉速運行時，振動隨時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警值為60μm，跳機值為90μm。針對此振動現象，于2017年11月21日對其進行振動測試分析，并分析其振動原因，進行相應的檢修處理。
2. 振動處理過程
2.1**次振動測試與處理
2.1.1振動現象
對汽動給水泵A進行汽輪機前后軸承和汽泵前后軸承振動測試（以下汽輪機前后軸承定義為#1軸承和#2軸承，給水泵前后軸承定義為#3軸承和#4軸承），首先對空載運行方式下振動進行測試，轉速從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，運行一段時間后，振動穩(wěn)定無爬升現象。
隨后進行帶負載運行方式下振動測試，汽動給水泵出水并網運行后，轉速維持在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)定運行2個小時左右，振動無爬升現象，決定維持汽動給水泵轉速不變，同時觀察振動趨勢。
汽動給水泵運行至11月22日凌晨1:00左右，#1軸承振動上升至60μm，電廠運行人員隨即撤出汽動給水泵運行并將轉速降低至3000r/min運行。觀察其歷史振動趨勢圖，發(fā)現#1軸承振動和#2軸承振動隨運行時間的加長，振動呈緩慢上升趨勢，到后期振動上升速度加快。具體振動數據見表1，振動趨勢圖見圖1。
2.1.2振動分析與處理
根據表1和圖1的振動數據與振動趨勢分析得出，#1軸承和#2軸承在隨運行時間的加長，振動出現爬升現象時，起初運行的2個小時當中，軸系振動維持基本不變，在隨后的6個小時運行當中，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，符合碰摩的故障現象，而#1、#2軸承振動變化時，#3、#4軸承振動基本不變，說明振動故障點基本在汽輪機側。根據振動變化前后的數據比較，得出碰摩點的位置在汽輪機兩側的可能性較大。
根據以上的分析判斷，該汽動給水泵汽輪機側發(fā)生了碰摩，*大可能是在汽輪機兩側的汽封齒和軸封齒、#1、#2軸承的內外油檔。決定停機檢查上述部位是否有碰摩轉子的現象，解體檢查得出#1軸承外油檔積碳嚴重，隨即對其進行清理安裝，其#1軸承外油檔實際圖見圖3、圖4。
2.2**次振動測試與處理
2.2.1振動現象
#1軸承外油檔清洗安裝結束后，重新開機啟動，#1軸承振動整體比之前振動要小，但振動爬升的現象依然存在，從振動趨勢來看，在1000r/min的低轉速下，#1、#2軸承振動就已經出現了上升趨勢，說明汽輪機側的碰摩現象依然存在，#1軸承外油檔積碳不是主要原因，還存在其他的碰摩點。
觀察汽動給水泵其他參數據歷史趨勢，發(fā)現在2017年11月18日前，該汽給動水泵**次啟動前，有將近四個小時的時間里處于機組真空投運，而軸封汽未投的現象，其參數趨勢圖見圖5。在那一段時間內，汽輪機兩側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，需要進行開缸檢查。
經過與電廠的商量討論，決定進行利用反復碰摩的方法將碰摩點消除，反復經過3次碰摩后，無法消除碰摩點，碰摩的現象依然存在，如果是汽封齒或軸封齒碰摩的話，一般經過幾次碰摩后，會消除該碰摩點，說明汽輪機側存在較難消除的碰摩點，分析判斷主要懷疑有以下兩點:
根據圖4的歷史參數趨勢說明，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，進行汽輪機單轉，觀察振動情況。
對齒式聯軸器重新進行檢查，同時復檢對輪中心。
經過再次解體檢查發(fā)現：（1）齒式聯軸器對輪中心與檢修后中心數據一致。（2）齒式聯軸器汽輪機側的內齒和外齒磨損嚴重，大部分內外齒已經被磨損掉至少二分之一，同時有部分外齒已經破碎，其具體實際圖見圖6、圖7。而給水泵側內外齒正常，隨后對汽輪機側內外齒進行更換。
檢修結束后，首先進行汽輪機單轉試驗，*高轉速至5300r/min時，#1、#2軸承振動*大13μm，振動正常，說明汽輪機汽封齒或軸封齒無碰摩現象。汽輪機單轉試驗結束后。然后將汽動給水泵對輪連接后，進行空載運行方式，在轉速上升過程中，至低轉速1000r/min暖機時，之前的碰摩現象消失，暖機結束，轉速逐漸升至高轉速4000r/min，*大振動為#2軸承X方向26μm。*后進行帶負載運行方式，當轉速至4083r/min時，*大振動為#2軸承X方向為23μm，穩(wěn)定運行一段時間后，整體軸系振動無爬升現象，振動問題得到解決，其具體運行數據見表2。
3. 小結
該機組汽動給水泵A經過一系列的檢修后，碰摩現象的振動問題得到解決，這次振動故障體現出來的是碰摩現象，主要原因是由于齒式聯軸器汽輪機側內外齒磨損嚴重。正常情況下，內外齒是應該為全齒嚙合的狀態(tài)，而當內外齒磨損掉二分一后，全齒嚙合變成了間隙嚙合，同時傳遞運動與扭矩的能力下降，在設備高速旋轉中，由于離心力的作用下，產生了一定的偏心與不平衡力，其次加上#1軸承油檔積碳嚴重，造成了此次的振動故障。
此次汽輪機側內外齒磨損嚴重在之前的C級檢修中曾經發(fā)現過了，但當時未引起檢修人員的注意，所以未曾對其進行處理和更換，應當引以為戒，避免類似事件再次發(fā)生。
