變頻改造後凝結水泵振動原因分析與對策

2014-12-02

章(zhāng)建林1 龔桂華2
(1.上海外高橋發電廠檢修部;2.華能上海(hǎi)電力檢修公司)
  1 概況
  350/400AEF型泵是引進英國WEIR泵公司技術製造的產品,用於300MW或600MW發電機組(zǔ)凝結水係統(tǒng),作為凝結水泵或凝(níng)結水升壓泵。輸送介質不超過80℃,型號為350/400AEF(i)-D。該泵設(shè)計(jì)成筒體型立式多級離心泵。
  某廠選用(yòng)該泵為300MW全(quán)容量(liàng)使用(yòng),一台投用(yòng),一台備用(yòng)。建(jiàn)廠十幾年來,運行情況正常,在正常A級(jí)檢修時,也未發現潛在問題。隨著節(jiē)能技術在電廠的大力推廣及(jí)變頻技術(shù)的成熟,將該定速泵改造為無級變速泵,以減少(shǎo)運行中的節流損失,實(shí)現節能。該廠在對其中一台凝泵進行變頻改造後,發生如下的故障(zhàng)。
  在正常使用中(已改變頻運(yùn)行)。按照電流推算,轉速為1300r/min時,突(tū)然發(fā)現備用泵啟動,此時(shí)凝水母管壓力正常。相關人(rén)員到現場確認,經查無異常,再次啟動該泵。當轉速至1480r/min,此時電(diàn)流為10A,在轉速降至150r/min時,泵內傳(chuán)出(chū)較大異(yì)聲,泵座振動無明顯(xiǎn)變化。
  解體發現問題:
  1、中間軸聯接軸螺栓(M28)斷裂,上部軸與下部軸分開。
  2、葉輪軸向所有進口側磨損嚴重,徑向也有磨損。
  3、聯接軸套(軸與軸)卡死。
  4、中問軸承支架有新裂痕。
  5、主軸近軸頭(tóu)處斷裂,斷麵(miàn)清晰。
  對上述現象分析:其表象是由於中間軸與(yǔ)上軸斷開,巨大的衝擊力造成主軸脆性(xìng)斷裂,從而引起一係列碰磨。究其根本原因,造成聯接軸(zhóu)螺栓的斷裂的原因是振動引起,分析(xī)如下:
  1、該泵原設計為工頻運行,軸(zhóu)與軸聯(lián)接設計采用螺栓聯接,設計(jì)的強度似(sì)屬偏低,聯接螺栓的底部為應力集中區,容易產生疲(pí)勞斷裂。
  2、轉動設備均有其固有頻率,若變(biàn)頻狀態恰好在共振區內,則會引發設備振幅(fú)加大,嚴重時會導致設備不能正常(cháng)運行。我們對同(tóng)類型泵(已(yǐ)變頻)進行振動測試,測點布置在凝泵殼體的徑(jìng)向(xiàng)、軸(zhóu)向,共4個速度傳感(gǎn)器,測試轉速範(fàn)圍1035~1482r/min,對(duì)應主機負荷為(wéi)180~300MW。結果表明,共振區(qū)間相位變化,振動出現峰值,共振圓曲度清晰可見。因測(cè)試的殼體上部結構剛度大,測得的殼體振(zhèn)動並不大,但共振(zhèn)特征明顯(見圖1)。
  2 采取的對策
  從(cóng)上述原因分析,故障的根(gēn)本原囚是共(gòng)振,即設備的工作頻(pín)率與(yǔ)固有頻率(lǜ)在變頻狀態時進入共振區(qū)造成的。采用(yòng)以下方法可以避免共振。
  1、避開共振區運行,一般要增大係統固有頻率難度較(jiào)大,但可以加支撐的方式,改變固有頻率。
  2、改變泵(bèng)的(de)工作轉速,脫離共振區域,將凝泵的自動變頻改為手動變頻,避開危險區域。
  3、改變(biàn)軸與軸的聯接方式,增加強度;原(yuán)聯接方式,不適合變頻要求(見圖2)。
  4、提高(gāo)設(shè)備的抗振能力。對轉動設備而言,臨界轉速取決於(yú)軸的剛性係數和質量。在不影響效率的(de)情況下,需聯(lián)係製造廠家改變設計結構:改變轉動部件的質量,改變固有頻率,但此項工作倘由電廠實現一般較為困難。

來源:《水泵技(jì)術》2007年01期
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