章建林1 龔桂華2
(1.上海外高橋發(fā)電廠檢修部;2.華能上海電力檢修公司)
1 概況
350/400AEF型泵是引進英國WEIR泵公司技術制造的產(chǎn)品,用于300MW或600MW發(fā)電機組凝結水系統(tǒng),作為凝結水泵或凝結水升壓泵。輸送介質不超過80℃,型號為350/400AEF(i)-D。該泵設計成筒體型立式多級離心泵。
某廠選用該泵為300MW全容量使用,一臺投用,一臺備用。建廠十幾年來,運行情況正常,在正常A級檢修時,也未發(fā)現(xiàn)潛在問題。隨著節(jié)能技術在電廠的大力推廣及變頻技術的成熟,將該定速泵改造為無級變速泵,以減少運行中的節(jié)流損失,實現(xiàn)節(jié)能。該廠在對其中一臺凝泵進行變頻改造后,發(fā)生如下的故障。
在正常使用中(已改變頻運行)。按照電流推算,轉速為1300r/min時,突然發(fā)現(xiàn)備用泵啟動,此時凝水母管壓力正常。相關人員到現(xiàn)場確認,經(jīng)查無異常,再次啟動該泵。當轉速至1480r/min,此時電流為10A,在轉速降至150r/min時,泵內(nèi)傳出較大異聲,泵座振動無明顯變化。
解體發(fā)現(xiàn)問題:
1、中間軸聯(lián)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(lián)接軸套(軸與軸)卡死。
4、中問軸承支架有新裂痕。
5、主軸近軸頭處斷裂,斷面清晰。
對上述現(xiàn)象分析:其表象是由于中間軸與上軸斷開,巨大的沖擊力造成主軸脆性斷裂,從而引起一系列碰磨。究其根本原因,造成聯(lián)接軸螺栓的斷裂的原因是振動引起,分析如下:
1、該泵原設計為工頻運行,軸與軸聯(lián)接設計采用螺栓聯(lián)接,設計的強度似屬偏低,聯(lián)接螺栓的底部為應力集中區(qū),容易產(chǎn)生疲勞斷裂。
2、轉動設備均有其固有頻率,若變頻狀態(tài)恰好在共振區(qū)內(nèi),則會引發(fā)設備振幅加大,嚴重時會導致設備不能正常運行。我們對同類型泵(已變頻)進行振動測試,測點布置在凝泵殼體的徑向、軸向,共4個速度傳感器,測試轉速范圍1035~1482r/min,對應主機負荷為180~300MW。結果表明,共振區(qū)間相位變化,振動出現(xiàn)峰值,共振圓曲度清晰可見。因測試的殼體上部結構剛度大,測得的殼體振動并不大,但共振特征明顯(見圖1)。
2 采取的對策
從上述原因分析,故障的根本原囚是共振,即設備的工作頻率與固有頻率在變頻狀態(tài)時進入共振區(qū)造成的。采用以下方法可以避免共振。
1、避開共振區(qū)運行,一般要增大系統(tǒng)固有頻率難度較大,但可以加支撐的方式,改變固有頻率。
2、改變泵的工作轉速,脫離共振區(qū)域,將凝泵的自動變頻改為手動變頻,避開危險區(qū)域。
3、改變軸與軸的聯(lián)接方式,增加強度;原聯(lián)接方式,不適合變頻要求(見圖2)。
4、提高設備的抗振能力。對轉動設備而言,臨界轉速取決于軸的剛性系數(shù)和質量。在不影響效率的情況下,需聯(lián)系制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(xiàn)一般較為困難。
來源:《水泵技術》2007年01期