第55卷第3期汽輪機(jī)技術(shù)Vol.s5 No.32013年6月TURBINE TECHNOLOGYJun. 20131000MW超超臨界機(jī)組循環(huán)水泵.導(dǎo)瓦超溫原因分析高建強(qiáng)',孫鑫',朱德勇2(1華北電力大學(xué)動(dòng)力系,保定071003;2華能海門(mén)電廠(chǎng),汕頭515041)摘要:結(jié)合設(shè)備故障診斷技術(shù)分析方法,針對(duì)某100W超超臨界機(jī)組-臺(tái)循環(huán)水泵軸承的上導(dǎo)瓦溫度驟升、引起上導(dǎo)瓦燒毀、循環(huán)水泵停運(yùn)的故障,通過(guò)故障診斷和動(dòng)平衡分析,找出了循環(huán)水泵連續(xù)兩次燒瓦的主要原因是轉(zhuǎn)子剩余不平衡量超限。分析表明,同樣結(jié)構(gòu)和工作條件下的轉(zhuǎn)子,其高轉(zhuǎn)速時(shí)的許用不平衡量比低轉(zhuǎn)速時(shí)低很多,轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)速370/min時(shí)的許用不平衡量?jī)H為150r/min時(shí)的2/5。水泵葉輪出廠(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)合格,但在工作轉(zhuǎn)速下的許用不平衡量低于其剩余不平衡量,從而引起上導(dǎo)瓦摩擦過(guò)大,溫度驟升。因此應(yīng)該將葉輪的試驗(yàn)轉(zhuǎn)速提高到工作轉(zhuǎn)速,以控制葉輪的不平衡量在許用不平衡量之內(nèi),提高葉輪動(dòng)平衡的可靠性,降低安全隱患。關(guān)鍵詞:1 00MW超超臨界機(jī)組;循環(huán)水泵;導(dǎo)瓦溫度異常;故障診斷;不平衡分析分類(lèi)號(hào):TK264.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001-5884(2013 )03-0202-03Guide Temperature Exception and Analysis of Circulating Pumpin a 1000MW Ultra-supercntical UnitGAO Jian-qiang' , SUN Xin' , ZHU De-yong2(1 Department of Power Engineering, North China Electric Power University , Baoding 071003 ,China;2 Huaneng Haimen Power Plant Shantou 515041 ,China)Abstract:Combining with equipment failure diagnosis technology analysis , the paper diagnosed the heat surge failure of theupper guide of No. lcirculating pump during operation in a 1 000 MW superitical unit through fault diagnosis ;disequilibrium analysis. The main reason causing continuous twice upper guide burning of the No. 1 circulating pump is therotor remaining unbalance overloaded. Analysis shows the rotor allowable amount of unbalance at 370r/ min is much smallercompared with 150r/ min under the same operating condition. The factory dynamic balance test of water pump impellr wasqualified, but the allowable amount of unbalance was below the residual unbalance under working speed, which increasedthe friction of upper guide , and the temperature increased sharply at the same time. The test speed of impellr rotor shouldbe improved to work speed to control the amount of unbalance within the limit , thus improves the reliability of dynamicbalance and reduces the safety hidden trouble.Key words:1 000MW ultra-supercritical unit; circulating pump; guide temperature anomaly; failure diagnosis;disequilibrium analysis導(dǎo)瓦溫度發(fā)生突變的主要原因及解決辦法。0前言1故障過(guò)程某電廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組為100MW超超臨界機(jī)組,配置3臺(tái)立式斜流循環(huán)水泵,三泵并聯(lián)運(yùn)行流量為11.3m'/s,揚(yáng)程為2010年11月22日22:22分左右,1號(hào)機(jī)組循環(huán)水泵B18. 3m,轉(zhuǎn)速為370r/ min,運(yùn)行點(diǎn)汽蝕余量鄭050mm ,軸功率正常運(yùn)行時(shí)，上導(dǎo)瓦溫度突然由63C上升到110C ,如圖1為348.7kW ,效率為88. 1% ,最大軸向推力為66.4kN;與之所示 ,并致使循環(huán)水泵B停止運(yùn)行。經(jīng)檢查,發(fā)現(xiàn)導(dǎo)瓦燒毀，匹配的電動(dòng)機(jī)額定功率為2 700kW ,額定電壓為6kV ,轉(zhuǎn)速為于是進(jìn)行了故障分析,并做了現(xiàn)場(chǎng)處理。處理后經(jīng)過(guò)再次試370r/min。運(yùn)行,該泵導(dǎo)軸瓦溫度下降為43C、45C。運(yùn)行過(guò)程中,循環(huán)水泵B的上導(dǎo)瓦溫度突然升高并導(dǎo)致2011年4月21日,1號(hào)機(jī)組循環(huán)水泵在運(yùn)行過(guò)程中再其停止運(yùn)行,經(jīng)過(guò)處理后恢復(fù)正常。- .段時(shí)間后再次發(fā)生導(dǎo)次出現(xiàn)跳泵,循環(huán)水泵B電機(jī)上導(dǎo)瓦溫度1/2點(diǎn)在6min內(nèi)瓦溫度驟升故障,給安全生產(chǎn)帶來(lái)很大影響。該泵自運(yùn)行以從62/649C突升中國(guó)煤化工水泵B的全部來(lái),連續(xù)出現(xiàn)兩次導(dǎo)瓦燒毀故障，本文具體分析了循環(huán)水泵，導(dǎo) 瓦塊均有燒毀HCNMHGnm~0.50mm。收稿日期:012-111作者簡(jiǎn)介:高建強(qiáng)( 1966-) ,男,漢族,河北定州人,教授,博士,研究方向?yàn)橄到y(tǒng)建模與仿真工作。第3期高建強(qiáng)等:1000MW超超臨界機(jī)組循環(huán)水泵導(dǎo)瓦超溫原因分析203(1)該泵經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,賽龍軸承有部分磨損,導(dǎo)致軸120↑.上導(dǎo)瓦溫度曲線(xiàn)1承與軸套的間隙過(guò)大或泵軸彎曲度偏大，使得泵在運(yùn)行過(guò)程---上導(dǎo)瓦溫度曲線(xiàn)2中,推力頭晃動(dòng)過(guò)大,與上導(dǎo)瓦摩擦嚴(yán)重,最終導(dǎo)致燒瓦。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn),在該泵燒瓦過(guò)程中,該泵振動(dòng)、電機(jī)電流均無(wú)異常變?chǔ)?0化;對(duì)上導(dǎo)瓦燒毀事故有影響的可能是該泵推力頭正常運(yùn)行的振動(dòng)值與其它幾臺(tái)循環(huán)水泵相比,偏大了大約0.04mm,不過(guò)仍屬正常范圍內(nèi)。(2)該泵推力頭油室有異物,異物進(jìn)入上導(dǎo)瓦與推力頭20:56:40 21:40:40 22:24:40 23:08:40 23:S2:40中間引起上導(dǎo)瓦溫度異常上升,致使上導(dǎo)瓦燒毀跳泵。經(jīng)檢查推力頭油室只有上導(dǎo)瓦烏金碎片,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其它異物，因圖1第一次故障上導(dǎo)瓦溫度變化曲線(xiàn)此可以斷定是烏金脫落引起。根據(jù)以上判斷進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)處理":(1)檢查對(duì)中情況重新對(duì)中;100....上導(dǎo)瓦溫度曲線(xiàn)2(2)清理上軸承室,更換燒壞的上導(dǎo)瓦，更新潤(rùn)滑;(3)泵軸彎曲變形檢查、校正泵軸。用千分表測(cè)量泵軸在徑向的跳動(dòng)量,不到0.08mm,沒(méi)有超過(guò)滑動(dòng)軸承摩擦副的間隙,故不需要校正;(4)測(cè)量調(diào)整轉(zhuǎn)子與定子的同心度和電機(jī)的空氣間隙;11:15:21 11:S9:21 12:43:21 13:27:21 14:11:21(5)人工盤(pán)動(dòng)泵軸,檢查轉(zhuǎn)動(dòng)部件是否摩擦。經(jīng)過(guò)上述處理后,雖然設(shè)備當(dāng)下恢復(fù)了正常運(yùn)行,但是圖2第二次故障上導(dǎo)瓦溫度變化曲線(xiàn)時(shí)隔不久又出現(xiàn)了同樣的燒瓦故障。這就說(shuō)明存在一些其從運(yùn)行記錄的歷史數(shù)據(jù),找出故障時(shí)段的溫升曲線(xiàn),如圖2它潛在因素導(dǎo)致故障發(fā)生。所示,情況與第-一次燒瓦基本一致。2.2不平衡量 t分析為了找出潛在影響因素,對(duì)循環(huán)水泵不同轉(zhuǎn)速下葉輪的2原因分析受力情況和不平衡量進(jìn)行了分析。葉輪出廠(chǎng)的動(dòng)平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。根據(jù)CB-J-2.1初步診斷02 -07 -89的修正方式,試驗(yàn)將轉(zhuǎn)子安裝在兩支撐之間,按第一次導(dǎo)瓦超溫停機(jī)后,經(jīng)檢查,循環(huán)水泵B振動(dòng)、推力照設(shè)計(jì)要求,該葉輪許用不平衡量為1.90x10'g . mm。由表瓦溫度電機(jī)電流、油溫、冷卻水系統(tǒng)等均無(wú)異常,但檢查該1可以看出,葉輪剩余不平衡量為1.617x10'g●mm,在許用泵推力頭導(dǎo)向瓦時(shí),卻發(fā)現(xiàn)已有8塊導(dǎo)瓦燒毀。經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢不平衡量允許范圍內(nèi),葉輪出廠(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)合格。查分析，認(rèn)為造成導(dǎo)瓦燒毀的主要原因是:表1葉輪出廠(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù)校正半徑.校正平面間距離左支撐到左平面距離右 支撐到右平面距離剩余不平衡量頁(yè)目/ minmmnm名" mm數(shù)據(jù)1505101545330341. 617 x 10'該泵的實(shí)際運(yùn)行速度為370r/ min,因此有必要對(duì)比葉輪由式(1)可知,轉(zhuǎn)速為370r/min時(shí)葉輪動(dòng)反力是轉(zhuǎn)速為在150r/min與370r/ min運(yùn)行條件下的受力情況以及許用不150r/min的6倍。動(dòng)反力增大導(dǎo)致附加動(dòng)壓力產(chǎn)生,引起運(yùn)平衡量大小。動(dòng)副摩擦增大,產(chǎn)生有害振動(dòng),甚至導(dǎo)致工作性能惡化。對(duì)于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的部件,由于慣性力偶所產(chǎn)生的不平衡現(xiàn)為了更直觀(guān)地反映轉(zhuǎn)速變化對(duì)葉輪性能的影響,本文對(duì)象,轉(zhuǎn)動(dòng)后會(huì)使軸承產(chǎn)生較大的附加動(dòng)反力2。由離心力公不平衡量進(jìn)行了具體計(jì)算。由不平衡量的定義可知,轉(zhuǎn)子某式知,動(dòng)反力的大小與轉(zhuǎn)速和離心半徑有關(guān)。設(shè)在葉輪上有平面上不平衡量等于不平衡質(zhì)量與其質(zhì)心至轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的乘一質(zhì)量為m的不平衡點(diǎn),對(duì)于不同轉(zhuǎn)速下的同一葉輪,其不積,單位為g. mm,俗稱(chēng)“重徑積”。根據(jù)IS01940/1 - 1986平衡點(diǎn)到圓心的距離相同。因此有:(E) ,許用不平衡量的計(jì)算公式如下:(2πx 370Uw =MG Ox10(2)Fno = mwsno" = ( w3o)" =60= 6.08Frxo° mwisor\ ws20x 150式中, Upw為許用不平衡量,g . mm;M為轉(zhuǎn)子的自身重量,kg;G為轉(zhuǎn)子的平衡精度等級(jí)，mm/s;n 為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,r/ min。轉(zhuǎn)子的平衡*年國(guó)煤化王依據(jù)不同的轉(zhuǎn)式中,Fxo為葉輪在轉(zhuǎn)速150r/ min時(shí)的受力;F3o為葉輪在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子校平衡量,對(duì)葉輪速370r/min時(shí)的受力;wxs為葉輪在轉(zhuǎn)速150r/min時(shí)的角速的許用不平衡量YHCNMH G度;Wzo為葉輪在轉(zhuǎn)速370r/min時(shí)的角速度;r為葉輪半徑。.204汽輪機(jī)技術(shù)第55卷表2不同轉(zhuǎn)速半徑 下葉輪的許用不平衡量t擺度過(guò)大等[3.4]。但經(jīng)過(guò)檢查和現(xiàn)場(chǎng)處理,可判斷上述原因轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子的校正半徑許用不平衡量并不是造成本文所述上導(dǎo)瓦超溫的主要原因,而是水泵葉輪。: /minUpr,g. mmn, t/ minr,mm動(dòng)平衡不合格。50101.90x 10'151. 90x 10'3結(jié)論700.77 x10*0.77 x 105(1)由葉輪出廠(chǎng)的動(dòng)平衡試驗(yàn)可知,水泵葉輪在轉(zhuǎn)速為150r/min'下的許用不平衡量為1.90 x 10°g . mm,剩余不平衡轉(zhuǎn)子校正半徑分別為510mm與715mm時(shí),不同轉(zhuǎn)速下量為1.617x10°g●mm,而在工作轉(zhuǎn)速370r/min下葉輪的許許用不平衡量的比值β分別為:用不平衡量為0.77 x 10°g . mm,僅為試驗(yàn)轉(zhuǎn)速下的2/5,因β ==0.405(3)此當(dāng)轉(zhuǎn)速提高到370r/ min時(shí)動(dòng)平衡試驗(yàn)不再適用。(2)對(duì)于不同轉(zhuǎn)速下的同一葉輪,轉(zhuǎn)速越大,轉(zhuǎn)子許用不B2-=0.4054)平衡量越小。因此,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速的動(dòng)平衡試由式(3)和式(4)可知,轉(zhuǎn)速為370r/min時(shí),轉(zhuǎn)子的許用驗(yàn)合格,并不能保證轉(zhuǎn)子的運(yùn)作安全。當(dāng)實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速大大不平衡量是轉(zhuǎn)速為150r/min時(shí)的2/5。由此可見(jiàn)，同樣結(jié)構(gòu)高于試驗(yàn)轉(zhuǎn)速時(shí),其許用不平衡量會(huì)隨之減小,致使軸與上和工作條件下的轉(zhuǎn)子,其高轉(zhuǎn)速時(shí)的許用不平衡量比低轉(zhuǎn)速導(dǎo)瓦摩擦加劇,上導(dǎo)瓦溫度驟升,甚至燒毀。所以動(dòng)平衡試驗(yàn)轉(zhuǎn)速不應(yīng)小于實(shí)際運(yùn)行速度,才能保證安全生產(chǎn)。時(shí)偏低很多。(3)此次故障的主要原因是超過(guò)了許用不平衡量而引起2.3分析結(jié)果經(jīng)過(guò)上述計(jì)算可知,汽輪機(jī)循環(huán)水泵的工作轉(zhuǎn)速為的摩擦過(guò)大，該廠(chǎng)經(jīng)過(guò)出廠(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)合格后,再未出現(xiàn)過(guò)370r/min時(shí),許用不平衡量0.77xl0°g●mm,而由葉輪出廠(chǎng)燒瓦事故,故葉輪出廠(chǎng)檢測(cè)時(shí),應(yīng)注意提高監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn),降低安的動(dòng)平衡試驗(yàn)可知,水泵葉輪在轉(zhuǎn)速為150r/ min下的許用不全隱患。平衡量為1.90x10° g.mm,剩余不平衡量為1.617 x10'參考文獻(xiàn)g. mm ,很明顯超過(guò)了工作轉(zhuǎn)速(370r/ min)下的許用不平衡[1] 李錄平。汽輪機(jī)組故障診斷技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版量,因此,出廠(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)不再適用。社2001.動(dòng)平衡試驗(yàn)不合格將導(dǎo)致附加動(dòng)反力產(chǎn)生,轉(zhuǎn)動(dòng)部分受2] 李慧釗,杜國(guó)君.理論力學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2009.橫向力作用,瓦面油膜厚度不等,推力瓦受力不均，個(gè)別或少[3] 李剛,黃坤、上導(dǎo)瓦溫和油溫過(guò)高的原因分析及處理措施數(shù)瓦受力特別大,最終引起瓦溫過(guò)高燒瓦而停止運(yùn)行。[J].河北電力技術(shù),2011 ,4(30) :20 -22.循環(huán)水泵軸承上導(dǎo)瓦超溫甚至燒毀的原因有很多,如上[4]王偉奇. 水輪機(jī)水導(dǎo)軸瓦燒瓦現(xiàn)象分析及處理[J].小水電，導(dǎo)瓦冷卻方式不當(dāng).上導(dǎo)瓦間隙過(guò)小、冷卻器結(jié)垢、機(jī)組振動(dòng)2007 ,(3) :69 -70,41.(上接第201頁(yè))表2各設(shè)計(jì)工況下級(jí)組相對(duì)內(nèi)效率級(jí)組I1V._VVIIX_X__X5vwo 工況0.9230. 9050.916 0.946 0.872 0.913 0.870 0.860 0.835 0.8230.746 0. 72975%THA工況0.9220.929 0.916 0.946 0. 8720.9340.932 0.856 0.825 0. 8360.744 0. 71050%THA工況0.9220. 9270.911 0. 9400. 8510.9110.931 0.893 0.810 0. 740.726 0.715(3)對(duì)于特征通流面積的變化大,且相對(duì)內(nèi)效率降低明[4]史進(jìn)淵. 汽輪機(jī)通流部分故障診斷模型的研究[J].中國(guó)電機(jī)顯的級(jí)組,則可以判斷該級(jí)組可能出現(xiàn)葉片結(jié)垢、變形或者工程學(xué)報(bào),1997 ,17(1):29 -32.[5]忻建華,葉春,陳漢平,等 300 MW汽輪機(jī)高壓缸通流部分?jǐn)嗔训裙收稀９收系臒釁?shù)模糊診斷[J].動(dòng)力工程1997,17(3):5-8.[6]劉曉峰. 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽輪機(jī)通流部分故障診斷研究[D].北京:華北電力大學(xué),2005.[1] 吳茜,史進(jìn)淵.大功率汽輪機(jī)通流部分故障診斷特征規(guī)律的[7] 徐大戀,鄧德兵,王世勇,等.汽輪機(jī)的特征通流面積及弗留格研究[J].動(dòng)力工程,2001 ,21(1):1010 - 1014.爾公式改進(jìn)[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2010 ,30(7):473 -477.2]楊勇平,楊昆汽輪機(jī)通流部分故障診斷的熱力判據(jù)研究[8]王運(yùn)民 ,張倫柱,等汽輪機(jī)組特征通流面積的應(yīng)用[J].熱能[J].熱能動(dòng)力工程,99 ,14(83):347 -350.動(dòng)力工程,2012 ,27(2):160-164.[3] 毛志平，孫永平,王 敏汽輪機(jī)通流部分放障的特性分析及 [9] 牛衛(wèi)平電廠(chǎng)汽輪機(jī)通流部分熱力監(jiān)測(cè)及診斷的討論[J].汽仿真計(jì)算[J].浙江電力,00.5.1 -3.輪機(jī)技術(shù),中國(guó)煤化工YHCNMH G .