(1)水泵振動現象
某廠汽動給水泵是專業水泵公司合作生產的配套300MW機組50%容量主給水泵,型號為DG600-240Ⅱ(FK5D32)多級鍋爐給水泵,如圖所示,泵為5級葉輪,剛性轉子。
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該泵于2003年初隨爐改造進行大修,解體后發現第二、四兩級葉輪葉柄(輪轂)與導葉套間隙超標(標準間隙0.49mm/0.41mm),即更換該兩級導葉套,更換后的導葉套在機床上修整,轉子做動平衡。泵大修后投運發現,泵吐出側軸承振動大,振幅0.03mm左右,且振動隨轉速上升而上升,在5600r/min時高達0.06mrn,當時為確保發電,該泵勉強運行。在一次主機因故跳閘后,該泵隨又啟動運行,發現泵吐出側軸承在5600r/rnin時,振動高達0.22mm,同時測得振動頻率2倍、3倍等高次諧波,周期性較突出,超次諧波相對較少,停泵進行解體檢查。
(2)解體檢查情況
解體發現此次碰摩之處仍是二、四級葉輪葉柄與導葉套碰摩,其中第四級較嚴重,其余部位束發現明顯碰摩痕跡。根據上述兩次碰摩部位的情況,對該兩級葉輪的巾段在機床上檢查同軸度及止扣配合尺寸,結果發現2#、4#中段配合止口松動,有0.20mm左右。
(3)原因分析
兩次解體檢查發現問題產生的癥結基本是一致的,不同的是碰摩程度帶來的后果有些差異。
由于第一發發現2#、4#導葉套磨損間隙超標后,深入分析不夠,所以才產生第二次。鍋爐給水泵靜止部分與轉子之間在裝配與運轉時所需保持的同軸度要求很高,它主要依靠以下四方面來保證最終的同軸度:各配合部件在加T過程巾的工藝、上裝及配合尺寸公差要求;裝配時對轉子位置的準確調整;給水泵在冷態或備用態的暖泵效果與轉子兩側密封水的水溫、流量的控制;管道對象的連接附加應力。
以上四個方面只要有個不行,就會造成泵動靜件間碰摩的后果,所以必須一一分析。暖泵:由于曖泵不妥善,高溫水在泵內形成上下分層,造成泵體變形,使葉輪密封環間隙變小或等于0。盡管各國對暖采方式、泵體結構做了很多改進,但由于泵內流道結構較復雜,仍無法做到完全消除暖泵帶來的影響。給水泵雖稱無需暖泵,但它的結構形式決定了即使不暖泵,也有影響,仍無怯徹底消除啟動前泵內水溫分層、泵體變形的困擾。
軸封密封水:由于該泵兩側軸封采用丁不接觸的間隙密封,所以在泵備用與運轉時必須注入-定壓力與流量的密封水。選擇了最惡劣的工況(泵在備用狀態)進行分析。泵在備用狀態或啟動前由于泵內已往滿有一定壓力的高溫水,其本身就有水溫分層的影響,為防止高溫水外泄(如果外泄·軸承室即進水,同時軸頸溫度升高).就必須在密封中部的孔注入比泵內壓力高的凝水(一般為凝泵出口來的水)。這些水通過密封下部的孔返回凝水收集
箱,但是總有一定量的水沿著間隙進入平衡腔室及吸入到泵內,極易使泵內水溫進一步分層,狀態惡化,進一步使泵休變形。同時,即使對密封水壓進行控制,泄漏進入泵內的量不大,但間隙密封的長度遠大于接觸式機械密封,所以即使水壓不高,較低的水溫也足以使泵軸兩側密封段軸頸變形。
轉子位置的稠整方面。作為裝配中的一個極重要的環節就是轉了位置的最終調整與確定。這里須強調指出,主軸跳動、轉于跳動、泵體、密封環、導葉套的同軸度及軸上各配合零件與主軸的配合狀態一定要合格。間隙配合一般控制在H7、過盈配合為S6較適合(葉輪配合過盈較小,它在離心力的作用下有發生松動的危險)。只有上述工作合格,對轉子位置進行精確的調整才顯得有意義。
同時,有一個問題希望引起注意,即由于叫輪與軸足過盈配合,葉輪內孔由十開制了鍵槽后,它對軸表面的壓應力在周向是不等的,容易造成葉輪與軸線的垂直度發生變化。實踐表明,過盈量越大,問題越突出。由于它的影響,也占去了有救密封間隙巾的一部分。一般可在葉輪密封環部位測得徑向跳動0.04 -0.07mm,也曾測得0.25-0.30mm.但進行火焰局部加熱是可以得到糾正的。問題關鍵是在組裝時是無法檢測的,所以要對葉輪內孔的網柱
度、軸與葉輪配合部位的表面進行細致的檢查,不允許有凸點存在,盡管是微小的凸點也應修正。這也是透半式芯包得以推廣的原因之一。
綜上所述,不難得出一個結論:僅僅依靠目前抬軸數據加上轉子在抬軸調整后盤動的靈活性作為質量控制標準是不夠的。應全面綜合分析,特別是拾軸這項工作作實屬于經驗型,出入較大。
盡管給水泵轉于有足夠高的阻尼系數,但仍屬于高速輕載型轉子。一旦有局部碰摩產生,碰摩點的摩擦力作用在轉子回轉的反方向上,從而迫使轉子振擺旋轉,屬于自激振動類型。振擺的大小與接觸點的壓應力成正比,振動頻率一般為工頻,它不與負荷的大小有關,僅與轉速有關。同時,轉子在高速回轉時總會產生一定的動撓度,其大小與轉速成正比,特別是碰摩產生的切向摩擦力會使轉子陷人渦動,摩擦使動撓度增大·此時碰摩點的壓應力就再增大,由此相互循環,不斷加劇轉子的渦動。就本次情況看。碰摩發生在2#、4#級葉輪處,且4#葉輪處較嚴重,反映出在吐出側振動偏大。從解體情況看,磨損弧度較大,所以修前測得2、3 成分非線性的加強而有所增加;正是碰摩后期較大弧度的接觸使接觸部分起了一個支承作用的原因。由此隨轉速變化的現象也就不難理解