变频改造后凝结水泵振动原因分析与对策

2014-12-02

章建林1 龚桂华2
(1.上海外高桥发电厂检修部;2.华能上海电力检修公司)
  1 概况
  350/400AEF型泵是引进英国WEIR泵公司技术制造的产品,用于300MW或600MW发电机组凝结水系统,作为凝结水泵或凝结水升压泵。输送介质不超过80℃,型号为350/400AEF(i)-D。该泵设计成筒体型立式多级离心泵。
  某厂选用该泵为300MW全容量使用,一台投用,一台备用。建厂十几年来,运行情况正常,在正常A级检修时,也未发现潜在问题。随着节能技术在电厂的大力推广及变频技术的成熟,将该定速泵改造为无级变速泵,以减少运行中的节流损失,实现节能。该厂在对其中一台凝泵进行变频改造后,发生如下的故障。
  在正常使用中(已改变频运行)。按照电流推算,转速为1300r/min时,突然发现备用泵启动,此时凝水母管压力正常。相关人员到现场确认,经查无异常,再次启动该泵。当转速至1480r/min,此时电流为10A,在转速降至150r/min时,泵内传出较大异声,泵座振动无明显变化。
  解体发现问题:
  1、中间轴联接轴螺栓(M28)断裂,上部轴与下部轴分开。
  2、叶轮轴向所有进口侧磨损严重,径向也有磨损。
  3、联接轴套(轴与轴)卡死。
  4、中问轴承支架有新裂痕。
  5、主轴近轴头处断裂,断面清晰。
  对上述现象分析:其表象是由于中间轴与上轴断开,巨大的冲击力造成主轴脆性断裂,从而引起一系列碰磨。究其根本原因,造成联接轴螺栓的断裂的原因是振动引起,分析如下:
  1、该泵原设计为工频运行,轴与轴联接设计采用螺栓联接,设计的强度似属偏低,联接螺栓的底部为应力集中区,容易产生疲劳断裂。
  2、转动设备均有其固有频率,若变频状态恰好在共振区内,则会引发设备振幅加大,严重时会导致设备不能正常运行。我们对同类型泵(已变频)进行振动测试,测点布置在凝泵壳体的径向、轴向,共4个速度传感器,测试转速范围1035~1482r/min,对应主机负荷为180~300MW。结果表明,共振区间相位变化,振动出现峰值,共振圆曲度清晰可见。因测试的壳体上部结构刚度大,测得的壳体振动并不大,但共振特征明显(见图1)。
  2 采取的对策
  从上述原因分析,故障的根本原囚是共振,即设备的工作频率与固有频率在变频状态时进入共振区造成的。采用以下方法可以避免共振。
  1、避开共振区运行,一般要增大系统固有频率难度较大,但可以加支撑的方式,改变固有频率。
  2、改变泵的工作转速,脱离共振区域,将凝泵的自动变频改为手动变频,避开危险区域。
  3、改变轴与轴的联接方式,增加强度;原联接方式,不适合变频要求(见图2)。
  4、提高设备的抗振能力。对转动设备而言,临界转速取决于轴的刚性系数和质量。在不影响效率的情况下,需联系制造厂家改变设计结构:改变转动部件的质量,改变固有频率,但此项工作倘由电厂实现一般较为困难。

来源:《水泵技术》2007年01期