汽动给水泵振动的危害分析与处理

合肥联合发电有限公司中外合资合肥二电厂 高业恒

汽动给水泵在火电厂属于重要辅机，主要任务是将除氧器带来的给水升压后流经高加再送至锅炉汽包。某火电厂1 台350MW机组配2台汽动给水泵（以下简称汽泵）和1台电动给水泵（以下简称电泵）。正常情况2 台汽泵运行，1 台电泵做备用。单台汽泵向锅炉提供的给水量占50%，单台电泵向锅炉提供的给水量占30%。某火电厂#1汽泵长期振动大、缺陷多、电网负荷高，有时调度不同意停运。该汽泵抢修机组最高只能带动280MW 负荷，且给水泵失去备用，对火电设备安全运行构成较大威胁。

#1 汽泵组振动数据为转速4165r/min 时，小汽机#1 瓦最大振动277μm，小汽机#2 瓦最大振动240μm。同转速#1 汽泵驱动端最大振动263μm，非驱动端125μm。转速4752r/min时，小汽机#1瓦最大振动346μm，小汽机#2 瓦最大振动339μm。同转速#1 汽泵驱动端最大振动326μm，非驱动端148μm。#1汽泵振动大，泵体振动引起附属小管道和阀门剧烈抖动。该汽泵组轴封水管和中间抽头管道焊缝多次产生裂纹，高温高压给水向外嗤。长时间振动，#1 汽泵中间抽头隔离阀和逆止阀阀体损坏，阀芯脱落，管道支吊架断裂[1]。#1 汽泵振动大导致该泵轴瓦严重磨损，推力瓦烧毁，推力盘损坏，轴向位移测点损坏，机械密封损坏，泵轴产生裂纹等。推力瓦严重磨损如图1所示。小汽机和#1 汽泵振动数据如表1所示。

图1 推力瓦严重磨损图

表1 小汽机和#1汽泵振动数据

影响汽泵振动的因素很多，结合设备和系统特点，需要仔细分析和认真排查。原因分析如下：#1汽泵和小汽机转子动平衡可能超标；
齿套式联轴器可能磨损，动平衡超标[2]；
齿套式联轴器使用多年，变形和磨损；
泵轴可能损坏；
泵轴键槽损坏，镀铬层脱落，泵轴有裂纹等；
轴瓦可能损坏；
联轴器中心数据可能超标，找联轴器中心无合适的标准；
#1汽泵芯包零部件配合尺寸可能超标；
小汽机零部件配合尺寸可能超标；
地脚螺栓松动，支吊架松动脱落等；
#1汽泵出口再循环阀不能全开，或再循环阀突然开关，给水流量瞬间变化大，水流剧烈扰动冲击管道和阀门，可能引起汽泵振动大；
控制阀1、控制阀2 的密封面及阀芯都有吹蚀痕迹，可能是备件质量问题，或是控制阀和操作连杆，锥导圆锥孔配合动作不协调等原因。

小汽机和#1 汽泵转子在线做动平衡。在小汽机前轴封转子上加80g 350°的平衡块，后轴封转子上加80g 170°的平衡块。加小汽机后轴封转子上平衡块，轴承盖不用拆[3]。小汽机振动虽然降至合格范围，但#1 汽泵轴承室振动增大。转速为4566r/min时，#1汽泵驱动端最大振动为209μm，非驱动端振动为155μm。

#1 汽泵振动大，导致该泵组中间抽头管道以及轴封水管焊缝多次泄漏。停运#1汽泵，紧急抢修小管道。PT检测焊缝，找到裂纹部位。打磨裂纹，打光谱鉴定管道材质，焊接管道。补焊后漏点消除，运行时间不长，其他焊缝又泄漏。隔离阀阀芯脱落，系统无法隔绝。在管道外部加分半套管焊接，套管底部焊接管道，安装1个DN25mm、PN320 的针型阀临时排放水汽。漏点1d 后再次泄漏，带压堵漏。48h 后靠近#1 汽泵的第一道焊缝突然泄漏，电网负荷紧张，#1汽泵需长周期运行，没有检修窗口。

专业人员分析评估，振动源来自#1 汽泵。设计2 个堵头外径为Ф60mm，内径为Ф44mm。割开中间抽头管道，两端封堵。锅炉再热器喷水减温由两台汽泵供应，切换成另1 台汽泵供水。加工堵头，焊接堵头按如下要求进行：V 型对接，坡口角度30°～35°，管道、阀门内外20mm处磨出金属光泽,坡口钝边为1～1.5mm。安装时对接间隙为2～3mm，无错口，无强行对口。焊接前确认材质和焊接材料，确认焊机极性和氩气流量，高频引弧，提前送气，滞后断气，确保收弧饱满。堵头安装后，该#1汽泵持续运行1年，中间抽头管道焊缝无渗漏。

5.1 #1汽泵进行转子动平衡

转子部件包含：泵轴、叶轮、所有键、平衡鼓、分半卡环、卡环压盖、压盖固定螺栓、调整圈推力盘、推力盘锁紧并帽、间隔套等。实施大修前，#1汽泵转子最大不平衡量为43.8g，要求#1 汽泵转速为5500r/min，不平衡量为<3g。去重后最大不平衡量1.72g，符合设计规范标准。小汽机做超速试验，前端轴承室最大振动为19μm，后端轴承室最大振动为16μm。标准为≤30μm。分析数据，确定小汽机振动较小，转子动平衡合格。拆除小汽机转子两端焊接的平衡块，恢复出厂状态。

齿套联轴器严重磨损，与泵轴配合间隙超标较多。键槽损坏，内外齿明显磨损，联轴器齿顶晃动值为0.08mm，标准为≤0.03mm，已超标。联轴器内孔椭圆度0.06mm，联轴器端面瓢偏0.07mm，标准均为≤0.02mm，已超标。购买1 套新的齿套联轴器，包含联轴器螺栓、螺母、锁紧垫片等。整套联轴器做动平衡，最大不平衡量2.3g,标准为≤3g，达到设计规范标准。

5.2 检查泵轴粉探伤

工作人员检测平衡鼓分半卡环对应部位、推力盘对应的轴肩处、泵轴变截面处、二台、轴肩、键槽等部位。发现旧泵轴（联轴器）存在裂纹，推力盘处键槽严重损坏。更换泵轴后，新轴表面光洁无裂纹、划伤沟槽、冲刷、锈蚀等缺陷。轴颈光滑，轴颈无磨损。轴上的键槽尺寸符合要求。轴上螺纹完好，不倒牙。两端轴颈处晃度值为≤0.02mm，各级叶轮口环处晃度值≤0.05mm，两端轴套处晃度值≤0.03mm，平衡鼓处晃度值≤0.03mm，推力盘处晃度值≤0.03mm，联轴器处晃度值≤0.03mm，轴弯曲验收合格。

5.3 更换推力瓦和圆筒瓦

在检查中发现推力瓦严重磨损，圆筒瓦乌金脱落，内孔椭圆。更换全部推力瓦和圆筒瓦。执行标准为乌金面应光滑无损伤、无脱胎、裂纹、气孔、剥落、无电腐蚀和锈蚀、无过热熔化、过载发白、无异常磨损等缺陷。瓦块工作印痕大致均匀，无硬点。每块瓦块的乌金厚度允差≤0.02mm，推力瓦块乌金面与背面平行度检查≤0.01mm。整组瓦块与推力盘接触着色检查，接触印痕涂色厚薄均匀，印痕面积>75%。

5.4 制定新标准

电厂专业人员制定小汽机和#1 汽泵联轴器中心新标准。由于#1汽泵振动大，电厂专业人员结合历次检修数据，2010年制定新标准：主泵高为0.05±0.01mm，主泵偏南0.03～0.05mm，开口≤0.03mm。该标准只是经验值，需要在实践中摸索。该#1汽泵联轴器找正后，虽然振动有所下降，但是离期望值相差较大。由于振动的原因很多，检修人员执行此标准一直到2020年。

综合考虑小汽机转子膨胀量，#1 汽泵转子膨胀量，参考其他汽泵检修数据，2020年10月专业人员兼顾汽泵动静部件配合间隙，制定并执行最新标准，泵比小汽机高为0.60～0.70mm，泵偏炉侧为0.03～0.05mm，开口≤0.03mm。

5.5 #1汽泵更换芯包

严格执行检修工艺标准，不合格数据全部调整到合格范围之内。为保障推力瓦安全运行，推力间隙原标准为0.40～0.75mm，修订为0.60～0.75mm。推力间隙下限增大，可以降低推力瓦温。芯包组装，所有数据验收合格，符合设计规范标准。小汽机大修。检查发现主要问题是#1 轴瓦修前顶隙测量为0.37mm，偏离设计值为0.24～0.29mm。#2 轴瓦修前顶隙测量为0.43mm，偏离设计值为0.30～0.36mm。#1、#2 轴承盖至瓦枕间隙测量均为0.11mm，标准为0～0.03mm。#1、#2 轴瓦上半中分面车去0.10mm，#1 轴瓦背顶部加上0.10mm 垫子钻孔攻丝固定。处理后上述数据符合设计规范标准。小汽机大修其他数据，验收合格。

5.6 更换折断的支吊架

#1 汽泵长期振动大，部分螺栓已松动，需要紧固所有地脚螺栓、更换折断的支吊架、拆除堵头、恢复A1#1 汽泵中间抽头管道。优化系统，新增中间抽头逆止阀前隔离阀。该汽泵组小管道、焊缝、仪控测点孔等PT 检测不合格的焊缝打磨补焊。

5.7 #1汽泵出口再循环阀故障检查

阀门导致#1 汽泵出水不正常以及再循阀内漏，系统原因引起#1汽泵组振动加大。为消除故障，改进#1汽泵再循环阀控制阀的阀针和阀座材质：原材质1.4405/1.4462。重新选择材料，提高材料等级，要求耐吹蚀、耐磨损。热处理工艺要求改进，密封面渗氮处理，渗氮层厚度0.03～0.07mm。改进锥体和连杆材质为锥体原材质1.0460，硬度提高。连杆原材质1.4462，新材质硬度需要降低。这样设计可以延长圆锥孔使用寿命，如发现磨损连杆，更换连杆，简单方便。实施以后，#1 汽泵和阀门运行正常。

#1 汽泵投运后，该泵传动端轴承室最大振动为28μm，自由端轴承室最大振动为20μm，#1汽泵中间抽头管道最大振动为40μm。实施前该泵传动端轴承室最大振动为115μm，自由端动端轴承室最大振动为93μm，#1 汽泵中间抽头管道最大振动为480μm。实施后#1 汽泵、附属管道、阀门振动较小，指标优良。通过静态调试，动态调试，系统综合调试，#1汽泵和再循环阀运行情况良好。

自2009年以来，#1 汽泵振动大缺陷一直困扰着电厂专业人员。多次邀请电科院振动专家进行诊断，在线做转子动平衡，汽泵和小汽机也数次大修，可是振动没有明显下降。本次技术攻关后，截至2022年8月，#1 汽泵安全运行19 个月，各参数正常，运行可靠。具体参数为：#1 汽泵与小汽机联轴器中心标准，#1 汽泵比小汽机转子高0.60～0.70mm，泵偏北0.03～0.05mm，开口≤0.03mm。齿套联轴器检修重点检查，测量相关尺寸，根据需要做动平衡。汽泵附属小管道加强金属检测。改进控制阀阀针和阀座的材质，密封面进行渗氮处理，渗氮层厚度0.03～0.07mm。改进连杆和锥体材质，连杆材质比锥体软。零部件按要求热处理。

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