汽动热网循环水泵组振动原因分析及处理

2016-09-06李娜梁新磊肖龙跃张金柱

综合智慧能源 2016年6期

关键词：轴封热网加热器

李娜，梁新磊，肖龙跃，张金柱

(华电郑州机械设计研究院有限公司，郑州　450015)

汽动热网循环水泵组振动原因分析及处理

李娜，梁新磊，肖龙跃，张金柱

(华电郑州机械设计研究院有限公司，郑州450015)

某300 MW机组热网首站汽动热网循环水泵组运行和调试时发现其#2，#3汽动热网循环水泵组管道产生振动，对可能导致振动的原因进行了逐项分析，最终找到引起设备和管道振动的主要原因为热网循环水泵底座施工不合格，小汽轮机对轮上、下口误差超标等。采取处理措施后，汽动热网循环水泵组振动问题得到有效解决。

汽动热网循环水泵；管道；振动；措施

0　引言

某电厂热网首站的#2，#3热网循环水泵改造后，驱动方式由电机驱动改为由背压式汽轮机(又称小汽轮机)驱动，小汽轮机采用国内某汽轮机厂生产的型号为B2.365-1.7/0.35的单级背压机，泵与小汽轮机之间采用金属膜片联轴器连接。自投运以来，小汽轮机的后轴承座处、小汽轮机排汽管道及热网循环水泵存在较明显的振动，小汽轮机进汽管道存在间歇性振动，热网循环水泵出口管道振幅也较为明显，直接影响汽轮机和泵连接管道的稳定性，威胁了泵组设备的安全、稳定运行。

1　热网循环水泵泵组工作原理

电厂热网首站供热系统流程如图1所示。该供热系统主要包括以下热力设备：4台热网循环水泵(2台由小汽轮机驱动，2台由电机驱动)，4台热网加热器(2台高压加热器和2台低压加热器)，2台背压式汽轮机，热网疏水泵等。

系统运行过程描述如下：2台热网高压加热器主加热汽源为主汽轮机的供热抽汽，2台驱动热网循环水泵的小汽轮机进汽采用再热冷段汽源，小汽轮机排汽管道各排入2台热网低压加热器，疏水经热网疏水泵接至除氧器，另外2台电动热网循环水泵采用1拖2变频调节。热网回水进入热网首站，通过热网循环水泵升压后进入热网加热器换热，达到供热温度后向厂外的二级换热站输送热水。

图1　热网首站供热系统流程

2　振动情况

2015年11月15日供暖以后，#2，#3热网循环水泵及小汽轮机投运时，热网循环水泵底座偏离基础，小汽轮机后轴承座、排汽管道振动剧烈，热网循环水泵出口管道、小汽轮机进汽管道间歇性振动。其中小汽轮机转速在800 r/min以下时，进汽管道振动较明显，超过800 r/min时，振动逐渐消失；在转速为500 r/min以下时，排汽管道振动不明显，超过500 r/min时，振动逐渐加剧。热网循环水泵出口管道一直处于振动状态。

3　振动原因排查

为了找到#2，#3热网循环水泵泵组及其管道振动的原因，结合现场对热网循环水泵及小汽轮机的振动测量结果，通过查看设备及管道施工过程文件，对引起#2，#3热网循环水泵泵组振动的原因进行了初步分析和处理。

3.1设备和管道安装问题

3.1.1热网循环水泵安装分析

#2，#3热网循环水泵泵组在初期投运时，发生了热网循环水泵出口管道连带泵底座严重跑偏现象，经核对设备安装施工图及设备厂家资料，发现在对热网循环水泵底座二次灌浆时，未严格按施工图要求将热网循环水泵设备底座内部空间灌满混凝土。正是由于热网循环水泵基础施工未达到设计要求，才导致热网循环水泵组在启动初期，随着转速的升高，泵组不能平稳运行，以致发生强烈振动，最终导致热网循环水泵底座偏离基础，热网循环水泵出口管道弯头处发生变形。

3.1.2小汽轮机安装分析

对#2，#3小汽轮机与热网循环水泵的对轮进行找正检查，经测量发现，水泵与小汽轮机对轮的左、右张口均在汽轮机厂要求的安装误差范围内，而其上、下张口超出汽轮机厂要求的误差范围将近0.08 mm，导致水泵在小汽轮机冲转速过程中产生振动。

3.1.3管道安装分析

针对#2，#3小汽轮机的排汽管道一直存在振动的问题，在排除了设备安装及管道设计因素后，经过分析施工过程中排汽管道的安装工序得知，施工现场先将排汽管道及其管道附件安装完毕后，再完成排汽管道与小汽轮机法兰接口的焊接，这增加了排汽管道对小汽轮机接口的应力。小汽轮机属于转动设备，与转动机器相连的管道宜从设备侧开始安装。由于工序错误，在小汽轮机投运后，排汽管道对小汽轮机接口施加附加应力，间接导致小汽轮机转子不平衡。这也是在消除了小汽轮机和热网循环水泵对中因素后，小汽轮机振动现象虽然减弱，但后轴承座处仍存在振动的原因。

3.2系统设计分析

在排查完设备和管道安装方面原因后，根据小汽轮机轴封漏汽系统现场运行情况来看，轴封漏汽一直存在漏汽不畅现象。小汽轮机轴封漏汽管道系统设计为小汽轮机轴封漏汽至主机轴封漏汽母管，而供热期间小汽轮机轴封漏汽压力仅为0.1 MPa，小汽轮机轴封漏汽管道距离主机轴封漏汽母管接口长达50 m，使小汽轮机轴封漏汽管道沿途阻力增加，造成轴封漏汽无法按照原设计接入主机轴封漏汽母管。轴封漏汽不畅会造成小汽轮机轴承润滑油工作环境的恶化，引起汽封齿和转子摩擦，进而造成小汽轮机振动。

3.3管道支吊架设置分析

热网循环水泵出口管道布置如图2所示。

从图2可以看出，4个热网循环水泵出口管道离泵出口最近的支架编号分别为#20，#1100，#2100，#3100，且均为弹簧滑动支架。紧跟着热网循环水泵后面又设置了1个膨胀节，造成了从泵出口管道至热网循环水母管这段管线的刚度不够，尤其当水泵的流量发生变化时，加剧了泵出口管道的振动。

图2　热网循环水泵出口管道布置

4　采取的措施

4.1设备和管道安装的调整

(1)加固热网循环水泵基础，轴系对轮找正。现场按照施工图要求，对热网循环水泵设备底座内部空间重新灌满混凝土，使水泵基础能够承受机组的静荷载及热网循环水泵工作时产生的机械振动荷载。热网循环水泵的基础加固后，在小汽轮机试转后对泵组对轮中心进行复找及调整，严格按照汽轮机厂说明书对联轴器进行安装，解决了由于对轮不对中带来的振动问题。

(2)重新安装排汽管道。为了消除排汽管道对小汽轮机的附加荷载，满足管道与设备无应力配管的要求，对现场排汽管道与小汽轮机接口进行了重新切割，严格按照施工工序，预先在排汽管道上安装好支吊架，排汽管道与小汽轮机接口安装完毕后，检查接口处的法兰螺栓，确保在自由状态下所有的螺栓都能从螺栓孔中顺利通过，彻底消除了附加外力，降低了小汽轮机的振动。

4.2对小轮机轴封系统重新设计

为了使小汽轮机轴封漏汽能顺利排出，经重新设计，增加射汽抽汽器，抽取一部分小汽轮机进汽蒸汽作为工作蒸汽使射汽抽汽器形成微负压，抽吸轴封漏汽，工作蒸汽和轴封漏汽在混合室混合后经过扩压管，使出口获得一定压力的蒸汽。混合蒸汽经过射汽抽汽器后排入小汽轮机排汽管道(逆止阀后)，最终进入热网加热器。该系统解决了轴封漏汽问题，使小汽轮机的轴承工作环境恢复正常，在一定程度上减少小汽轮机振动。

4.3管道支吊架调整

由于热网循环水泵出口管道布置刚度不够，并且热网循环水泵出口蝶阀前的第1个支架为弹簧支架，导致整个管系把热网加热器接口(相当于固定点)推力传递到了阀前管道上，造成了泵出口管道的振动。根据现场振动情况、管道静态应力分析计算和支吊架检查结果，现场将#20，#1100，#2100，#3100弹簧支架改为刚性支架。措施实施后，泵出口管道振动明显减轻。