合肥聯(lián)合發(fā)電有限公司中外合資合肥二電廠 高業(yè)恒

1 引言

汽動給水泵在火電廠屬于重要輔機，主要任務(wù)是將除氧器帶來的給水升壓后流經(jīng)高加再送至鍋爐汽包。某火電廠1 臺350MW機組配2臺汽動給水泵（以下簡稱汽泵）和1臺電動給水泵（以下簡稱電泵）。正常情況2 臺汽泵運行，1 臺電泵做備用。單臺汽泵向鍋爐提供的給水量占50%，單臺電泵向鍋爐提供的給水量占30%。某火電廠#1汽泵長期振動大、缺陷多、電網(wǎng)負(fù)荷高，有時調(diào)度不同意停運。該汽泵搶修機組最高只能帶動280MW 負(fù)荷，且給水泵失去備用，對火電設(shè)備安全運行構(gòu)成較大威脅。

2 振動大危害

#1 汽泵組振動數(shù)據(jù)為轉(zhuǎn)速4165r/min 時，小汽機#1 瓦最大振動277μm，小汽機#2 瓦最大振動240μm。同轉(zhuǎn)速#1 汽泵驅(qū)動端最大振動263μm，非驅(qū)動端125μm。轉(zhuǎn)速4752r/min時，小汽機#1瓦最大振動346μm，小汽機#2 瓦最大振動339μm。同轉(zhuǎn)速#1 汽泵驅(qū)動端最大振動326μm，非驅(qū)動端148μm。#1汽泵振動大，泵體振動引起附屬小管道和閥門劇烈抖動。該汽泵組軸封水管和中間抽頭管道焊縫多次產(chǎn)生裂紋，高溫高壓給水向外嗤。長時間振動，#1 汽泵中間抽頭隔離閥和逆止閥閥體損壞，閥芯脫落，管道支吊架斷裂[1]。#1 汽泵振動大導(dǎo)致該泵軸瓦嚴(yán)重磨損，推力瓦燒毀，推力盤損壞，軸向位移測點損壞，機械密封損壞，泵軸產(chǎn)生裂紋等。推力瓦嚴(yán)重磨損如圖1所示。小汽機和#1 汽泵振動數(shù)據(jù)如表1所示。

圖1 推力瓦嚴(yán)重磨損圖

表1 小汽機和#1汽泵振動數(shù)據(jù)

3 分析原因

影響汽泵振動的因素很多，結(jié)合設(shè)備和系統(tǒng)特點，需要仔細(xì)分析和認(rèn)真排查。原因分析如下：#1汽泵和小汽機轉(zhuǎn)子動平衡可能超標(biāo)；齒套式聯(lián)軸器可能磨損，動平衡超標(biāo)[2]；齒套式聯(lián)軸器使用多年，變形和磨損；泵軸可能損壞；泵軸鍵槽損壞，鍍鉻層脫落，泵軸有裂紋等；軸瓦可能損壞；聯(lián)軸器中心數(shù)據(jù)可能超標(biāo)，找聯(lián)軸器中心無合適的標(biāo)準(zhǔn)；#1汽泵芯包零部件配合尺寸可能超標(biāo)；小汽機零部件配合尺寸可能超標(biāo)；地腳螺栓松動，支吊架松動脫落等；#1汽泵出口再循環(huán)閥不能全開，或再循環(huán)閥突然開關(guān)，給水流量瞬間變化大，水流劇烈擾動沖擊管道和閥門，可能引起汽泵振動大；控制閥1、控制閥2 的密封面及閥芯都有吹蝕痕跡，可能是備件質(zhì)量問題，或是控制閥和操作連桿，錐導(dǎo)圓錐孔配合動作不協(xié)調(diào)等原因。

4 機組運行時故障處理

小汽機和#1 汽泵轉(zhuǎn)子在線做動平衡。在小汽機前軸封轉(zhuǎn)子上加80g 350°的平衡塊，后軸封轉(zhuǎn)子上加80g 170°的平衡塊。加小汽機后軸封轉(zhuǎn)子上平衡塊，軸承蓋不用拆[3]。小汽機振動雖然降至合格范圍，但#1 汽泵軸承室振動增大。轉(zhuǎn)速為4566r/min時，#1汽泵驅(qū)動端最大振動為209μm，非驅(qū)動端振動為155μm。

#1 汽泵振動大，導(dǎo)致該泵組中間抽頭管道以及軸封水管焊縫多次泄漏。停運#1汽泵，緊急搶修小管道。PT檢測焊縫，找到裂紋部位。打磨裂紋，打光譜鑒定管道材質(zhì)，焊接管道。補焊后漏點消除，運行時間不長，其他焊縫又泄漏。隔離閥閥芯脫落，系統(tǒng)無法隔絕。在管道外部加分半套管焊接，套管底部焊接管道，安裝1個DN25mm、PN320 的針型閥臨時排放水汽。漏點1d 后再次泄漏，帶壓堵漏。48h 后靠近#1 汽泵的第一道焊縫突然泄漏，電網(wǎng)負(fù)荷緊張，#1汽泵需長周期運行，沒有檢修窗口。

專業(yè)人員分析評估，振動源來自#1 汽泵。設(shè)計2 個堵頭外徑為Ф60mm，內(nèi)徑為Ф44mm。割開中間抽頭管道，兩端封堵。鍋爐再熱器噴水減溫由兩臺汽泵供應(yīng)，切換成另1 臺汽泵供水。加工堵頭，焊接堵頭按如下要求進行：V 型對接，坡口角度30°～35°，管道、閥門內(nèi)外20mm處磨出金屬光澤,坡口鈍邊為1～1.5mm。安裝時對接間隙為2～3mm，無錯口，無強行對口。焊接前確認(rèn)材質(zhì)和焊接材料，確認(rèn)焊機極性和氬氣流量，高頻引弧，提前送氣，滯后斷氣，確保收弧飽滿。堵頭安裝后，該#1汽泵持續(xù)運行1年，中間抽頭管道焊縫無滲漏。

5 停機后故障處理

5.1 #1汽泵進行轉(zhuǎn)子動平衡

轉(zhuǎn)子部件包含：泵軸、葉輪、所有鍵、平衡鼓、分半卡環(huán)、卡環(huán)壓蓋、壓蓋固定螺栓、調(diào)整圈推力盤、推力盤鎖緊并帽、間隔套等。實施大修前，#1汽泵轉(zhuǎn)子最大不平衡量為43.8g，要求#1 汽泵轉(zhuǎn)速為5500r/min，不平衡量為<3g。去重后最大不平衡量1.72g，符合設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。小汽機做超速試驗，前端軸承室最大振動為19μm，后端軸承室最大振動為16μm。標(biāo)準(zhǔn)為≤30μm。分析數(shù)據(jù)，確定小汽機振動較小，轉(zhuǎn)子動平衡合格。拆除小汽機轉(zhuǎn)子兩端焊接的平衡塊，恢復(fù)出廠狀態(tài)。

齒套聯(lián)軸器嚴(yán)重磨損，與泵軸配合間隙超標(biāo)較多。鍵槽損壞，內(nèi)外齒明顯磨損，聯(lián)軸器齒頂晃動值為0.08mm，標(biāo)準(zhǔn)為≤0.03mm，已超標(biāo)。聯(lián)軸器內(nèi)孔橢圓度0.06mm，聯(lián)軸器端面瓢偏0.07mm，標(biāo)準(zhǔn)均為≤0.02mm，已超標(biāo)。購買1 套新的齒套聯(lián)軸器，包含聯(lián)軸器螺栓、螺母、鎖緊墊片等。整套聯(lián)軸器做動平衡，最大不平衡量2.3g,標(biāo)準(zhǔn)為≤3g，達到設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 檢查泵軸粉探傷

工作人員檢測平衡鼓分半卡環(huán)對應(yīng)部位、推力盤對應(yīng)的軸肩處、泵軸變截面處、二臺、軸肩、鍵槽等部位。發(fā)現(xiàn)舊泵軸（聯(lián)軸器）存在裂紋，推力盤處鍵槽嚴(yán)重?fù)p壞。更換泵軸后，新軸表面光潔無裂紋、劃傷溝槽、沖刷、銹蝕等缺陷。軸頸光滑，軸頸無磨損。軸上的鍵槽尺寸符合要求。軸上螺紋完好，不倒牙。兩端軸頸處晃度值為≤0.02mm，各級葉輪口環(huán)處晃度值≤0.05mm，兩端軸套處晃度值≤0.03mm，平衡鼓處晃度值≤0.03mm，推力盤處晃度值≤0.03mm，聯(lián)軸器處晃度值≤0.03mm，軸彎曲驗收合格。

5.3 更換推力瓦和圓筒瓦

在檢查中發(fā)現(xiàn)推力瓦嚴(yán)重磨損，圓筒瓦烏金脫落，內(nèi)孔橢圓。更換全部推力瓦和圓筒瓦。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為烏金面應(yīng)光滑無損傷、無脫胎、裂紋、氣孔、剝落、無電腐蝕和銹蝕、無過熱熔化、過載發(fā)白、無異常磨損等缺陷。瓦塊工作印痕大致均勻，無硬點。每塊瓦塊的烏金厚度允差≤0.02mm，推力瓦塊烏金面與背面平行度檢查≤0.01mm。整組瓦塊與推力盤接觸著色檢查，接觸印痕涂色厚薄均勻，印痕面積>75%。

5.4 制定新標(biāo)準(zhǔn)

電廠專業(yè)人員制定小汽機和#1 汽泵聯(lián)軸器中心新標(biāo)準(zhǔn)。由于#1汽泵振動大，電廠專業(yè)人員結(jié)合歷次檢修數(shù)據(jù)，2010年制定新標(biāo)準(zhǔn)：主泵高為0.05±0.01mm，主泵偏南0.03～0.05mm，開口≤0.03mm。該標(biāo)準(zhǔn)只是經(jīng)驗值，需要在實踐中摸索。該#1汽泵聯(lián)軸器找正后，雖然振動有所下降，但是離期望值相差較大。由于振動的原因很多，檢修人員執(zhí)行此標(biāo)準(zhǔn)一直到2020年。

綜合考慮小汽機轉(zhuǎn)子膨脹量，#1 汽泵轉(zhuǎn)子膨脹量，參考其他汽泵檢修數(shù)據(jù)，2020年10月專業(yè)人員兼顧汽泵動靜部件配合間隙，制定并執(zhí)行最新標(biāo)準(zhǔn)，泵比小汽機高為0.60～0.70mm，泵偏爐側(cè)為0.03～0.05mm，開口≤0.03mm。

5.5 #1汽泵更換芯包

嚴(yán)格執(zhí)行檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)，不合格數(shù)據(jù)全部調(diào)整到合格范圍之內(nèi)。為保障推力瓦安全運行，推力間隙原標(biāo)準(zhǔn)為0.40～0.75mm，修訂為0.60～0.75mm。推力間隙下限增大，可以降低推力瓦溫。芯包組裝，所有數(shù)據(jù)驗收合格，符合設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。小汽機大修。檢查發(fā)現(xiàn)主要問題是#1 軸瓦修前頂隙測量為0.37mm，偏離設(shè)計值為0.24～0.29mm。#2 軸瓦修前頂隙測量為0.43mm，偏離設(shè)計值為0.30～0.36mm。#1、#2 軸承蓋至瓦枕間隙測量均為0.11mm，標(biāo)準(zhǔn)為0～0.03mm。#1、#2 軸瓦上半中分面車去0.10mm，#1 軸瓦背頂部加上0.10mm 墊子鉆孔攻絲固定。處理后上述數(shù)據(jù)符合設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。小汽機大修其他數(shù)據(jù)，驗收合格。

5.6 更換折斷的支吊架

#1 汽泵長期振動大，部分螺栓已松動，需要緊固所有地腳螺栓、更換折斷的支吊架、拆除堵頭、恢復(fù)A1#1 汽泵中間抽頭管道。優(yōu)化系統(tǒng)，新增中間抽頭逆止閥前隔離閥。該汽泵組小管道、焊縫、儀控測點孔等PT 檢測不合格的焊縫打磨補焊。

5.7 #1汽泵出口再循環(huán)閥故障檢查

閥門導(dǎo)致#1 汽泵出水不正常以及再循閥內(nèi)漏，系統(tǒng)原因引起#1汽泵組振動加大。為消除故障，改進#1汽泵再循環(huán)閥控制閥的閥針和閥座材質(zhì)：原材質(zhì)1.4405/1.4462。重新選擇材料，提高材料等級，要求耐吹蝕、耐磨損。熱處理工藝要求改進，密封面滲氮處理，滲氮層厚度0.03～0.07mm。改進錐體和連桿材質(zhì)為錐體原材質(zhì)1.0460，硬度提高。連桿原材質(zhì)1.4462，新材質(zhì)硬度需要降低。這樣設(shè)計可以延長圓錐孔使用壽命，如發(fā)現(xiàn)磨損連桿，更換連桿，簡單方便。實施以后，#1 汽泵和閥門運行正常。

6 效果檢查

#1 汽泵投運后，該泵傳動端軸承室最大振動為28μm，自由端軸承室最大振動為20μm，#1汽泵中間抽頭管道最大振動為40μm。實施前該泵傳動端軸承室最大振動為115μm，自由端動端軸承室最大振動為93μm，#1 汽泵中間抽頭管道最大振動為480μm。實施后#1 汽泵、附屬管道、閥門振動較小，指標(biāo)優(yōu)良。通過靜態(tài)調(diào)試，動態(tài)調(diào)試，系統(tǒng)綜合調(diào)試，#1汽泵和再循環(huán)閥運行情況良好。

7 結(jié)語

自2009年以來，#1 汽泵振動大缺陷一直困擾著電廠專業(yè)人員。多次邀請電科院振動專家進行診斷，在線做轉(zhuǎn)子動平衡，汽泵和小汽機也數(shù)次大修，可是振動沒有明顯下降。本次技術(shù)攻關(guān)后，截至2022年8月，#1 汽泵安全運行19 個月，各參數(shù)正常，運行可靠。具體參數(shù)為：#1 汽泵與小汽機聯(lián)軸器中心標(biāo)準(zhǔn)，#1 汽泵比小汽機轉(zhuǎn)子高0.60～0.70mm，泵偏北0.03～0.05mm，開口≤0.03mm。齒套聯(lián)軸器檢修重點檢查，測量相關(guān)尺寸，根據(jù)需要做動平衡。汽泵附屬小管道加強金屬檢測。改進控制閥閥針和閥座的材質(zhì)，密封面進行滲氮處理，滲氮層厚度0.03～0.07mm。改進連桿和錐體材質(zhì)，連桿材質(zhì)比錐體軟。零部件按要求熱處理。