齿式联轴器磨损造成的某300MW机组给水泵振动异常分析

1.  振动概述

某300MW亚临界机组汽动给水泵A在2017年11月的C级检修中对该汽动给水泵进了以下检修内容：#1轴承上瓦检查、#2轴承上下瓦检查、齿式联轴器检查、对轮中心重新调整、推力轴瓦重新安装、轴承箱检查。

检修结束后，启动冲转过程时发现汽动给水泵的汽轮机前后轴承振动相比检修前振动有所增大（4000r/min时检修前20μm检修后40μm），且在定转速运行时，振动随时间的加长而逐渐增大，而汽泵前后轴承修前修后振动基本不变。该汽动给水泵轴振报警值为60μm，跳机值为90μm。针对此振动现象，于2017年11月21日对其进行振动测试分析，并分析其振动原因，进行相应的检修处理。

2.  振动处理过程

2.1第一次振动测试与处理

2.1.1振动现象

对汽动给水泵A进行汽轮机前后轴承和汽泵前后轴承振动测试（以下汽轮机前后轴承定义为#1轴承和#2轴承，给水泵前后轴承定义为#3轴承和#4轴承），首先对空载运行方式下振动进行测试，转速从2900r/min升至4423r/min，#1轴承X方向振动从39μm上升至47μm，Y方向振动从19μm上升至21μm，#2轴承振动从33μm上升至38μm，Y方向振动从19μm上升至21μm，#3轴承和#4轴承振动基本不变，运行一段时间后，振动稳定无爬升现象。

随后进行带负载运行方式下振动测试，汽动给水泵出水并网运行后，转速维持在4200r/min左右，#1轴承X方向振动为46μm，#2轴承X方向振动为36μm，稳定运行2个小时左右，振动无爬升现象，决定维持汽动给水泵转速不变，同时观察振动趋势。

汽动给水泵运行至11月22日凌晨1:00左右，#1轴承振动上升至60μm，电厂运行人员随即撤出汽动给水泵运行并将转速降低至3000r/min运行。观察其历史振动趋势图，发现#1轴承振动和#2轴承振动随运行时间的加长，振动呈缓慢上升趋势，到后期振动上升速度加快。具体振动数据见表1，振动趋势图见图1。

2.1.2振动分析与处理

根据表1和图1的振动数据与振动趋势分析得出，#1轴承和#2轴承在随运行时间的加长，振动出现爬升现象时，起初运行的2个小时当中，轴系振动维持基本不变，在随后的6个小时运行当中，振动起先呈缓慢上升的趋势，到后期振动上升速度加快，整个振动变化过程以1倍频分量为主（频谱图见图2），相位变化10度以内，符合碰摩的故障现象，而#1、#2轴承振动变化时，#3、#4轴承振动基本不变，说明振动故障点基本在汽轮机侧。根据振动变化前后的数据比较，得出碰摩点的位置在汽轮机两侧的可能性较大。

根据以上的分析判断，该汽动给水泵汽轮机侧发生了碰摩，最大可能是在汽轮机两侧的汽封齿和轴封齿、#1、#2轴承的内外油档。决定停机检查上述部位是否有碰摩转子的现象，解体检查得出#1轴承外油档积碳严重，随即对其进行清理安装，其#1轴承外油档实际图见图3、图4。

2.2第二次振动测试与处理

2.2.1振动现象

#1轴承外油档清洗安装结束后，重新开机启动，#1轴承振动整体比之前振动要小，但振动爬升的现象依然存在，从振动趋势来看，在1000r/min的低转速下，#1、#2轴承振动就已经出现了上升趋势，说明汽轮机侧的碰摩现象依然存在，#1轴承外油档积碳不是主要原因，还存在其他的碰摩点。

观察汽动给水泵其他参数据历史趋势，发现在2017年11月18日前，该汽给动水泵第一次启动前，有将近四个小时的时间里处于机组真空投运，而轴封汽未投的现象，其参数趋势图见图5。在那一段时间内，汽轮机两侧有可能会有脏东西吸入，吸附在汽封齿或轴封齿上，这是检修中无法检查的部位，需要进行开缸检查。

经过与电厂的商量讨论，决定进行利用反复碰摩的方法将碰摩点消除，反复经过3次碰摩后，无法消除碰摩点，碰摩的现象依然存在，如果是汽封齿或轴封齿碰摩的话，一般经过几次碰摩后，会消除该碰摩点，说明汽轮机侧存在较难消除的碰摩点，分析判断主要怀疑有以下两点:

根据图4的历史参数趋势说明，可能会有较硬的东西被吸入汽缸，吸附在汽封齿或轴封齿上，进行汽轮机单转，观察振动情况。

对齿式联轴器重新进行检查，同时复检对轮中心。

经过再次解体检查发现：（1）齿式联轴器对轮中心与检修后中心数据一致。（2）齿式联轴器汽轮机侧的内齿和外齿磨损严重，大部分内外齿已经被磨损掉至少二分之一，同时有部分外齿已经破碎，其具体实际图见图6、图7。而给水泵侧内外齿正常，随后对汽轮机侧内外齿进行更换。

检修结束后，首先进行汽轮机单转试验，最高转速至5300r/min时，#1、#2轴承振动最大13μm，振动正常，说明汽轮机汽封齿或轴封齿无碰摩现象。汽轮机单转试验结束后。然后将汽动给水泵对轮连接后，进行空载运行方式，在转速上升过程中，至低转速1000r/min暖机时，之前的碰摩现象消失，暖机结束，转速逐渐升至高转速4000r/min，最大振动为#2轴承X方向26μm。最后进行带负载运行方式，当转速至4083r/min时，最大振动为#2轴承X方向为23μm，稳定运行一段时间后，整体轴系振动无爬升现象，振动问题得到解决，其具体运行数据见表2。

3.  小结

该机组汽动给水泵A经过一系列的检修后，碰摩现象的振动问题得到解决，这次振动故障体现出来的是碰摩现象，主要原因是由于齿式联轴器汽轮机侧内外齿磨损严重。正常情况下，内外齿是应该为全齿啮合的状态，而当内外齿磨损掉二分一后，全齿啮合变成了间隙啮合，同时传递运动与扭矩的能力下降，在设备高速旋转中，由于离心力的作用下，产生了一定的偏心与不平衡力，其次加上#1轴承油档积碳严重，造成了此次的振动故障。

此次汽轮机侧内外齿磨损严重在之前的C级检修中曾经发现过了，但当时未引起检修人员的注意，所以未曾对其进行处理和更换，应当引以为戒，避免类似事件再次发生。