轴套磨损

轴套磨损

轴套磨损 篇1

关键词：汽动给水泵,密封轴套,平衡装置,故障处理

0 引言

锅炉发电机组辅机的安全稳定运行对电力生产有着直接的影响, 因此对辅机设备的管理与维护便成为了电厂管理工作中的重要组成部分。汽动给水泵作为辅机之一, 从应用实际情况来看, 主要存在着密封轴套损坏和平衡装置磨损2个突出问题。因此, 笔者结合单位汽动给水泵的运行与维护实践经验, 就这2个故障的发生原因及处理作了以下分析。

1 汽动给水泵密封轴套磨损原因及处理

1.1 原因分析

在电厂汽动给水泵的运行过程中, 常因各种硬件设施或管理不善而导致密封轴套磨损现象。从实践经验来看, 轴端漏水、机械密封水温度异常等现象, 往往正是由汽动给水泵密封轴套的损坏所造成的。严重时, 还将被迫启动电动给水泵而停运汽动给水泵, 从而给电厂机组运行的经济性和可靠性带来了负面影响。密封轴套的磨损原因主要有以下几方面:

(1) 机械密封设备的材质不合格。电厂汽动给水泵的密封轴套磨损现象, 从一定角度来说, 反映出了设备材料的质量问题。因此, 如果在较短运行期限内 (如2~3个月) 出现严重磨损的现象, 那么极大可能是由于机械密封设备质量存在问题。这种情况比较容易判断, 对于同一电厂, 如果使用同样的安装方法安装汽动给水泵, 有的多次出现过故障, 有的使用寿命较长, 那么一般是机械密封设备的质量存在问题。

(2) 检修安装工艺不当。如果电厂汽动给水泵机械安装方法和工艺不合理, 就会给密封轴套带来损害。比如克兰机封的安装, 可借助公式 (d+e-59) 计算来加减垫片量以进行调整, 而水泵机封可以使用克罗曼机封, 在安装过程中如果二者数据不符, 就可能导致弹簧过度压缩, 从而加速机封的磨损。

(3) 密封弹簧变形。机械密封压缩弹簧长短不一致也是导致汽动给水泵密封轴套磨损的原因之一。由于弹簧压缩后造成静环的受力不均匀, 就导致其产生偏磨, 出现漏水的现象。汽动给水泵机械密封轴套中, 如果有旧弹簧和新弹簧同时存在, 那么一定要通过检测以保证新旧弹簧长短一致, 不允许有偏差。因为这种偏差会导致各处的弹簧力不一样, 从而造成动、静环发生偏磨的现象。如果不及时处理这种情况, 就会导致机械密封磨损速度加快, 从而缩短机封的使用寿命。

(4) 密封水磁性滤网堵塞。在汽动给水泵结构中, 密封水磁性滤网堵塞也是造成密封轴套磨损的原因之一, 因此要对密封轴套中密封面加工精度加以严格控制。如果轴套内存在细微的裂纹, 就会增大机封的密封面粗糙性, 从而导致动、静环磨损增大和机械密封漏水, 缩短机械密封使用寿命。

1.2 密封轴套磨损的处理措施

(1) 选用质量合格的机械密封。电厂在购买设备时, 需要对厂家的信誉及技术力量进行权衡, 并要求厂家提供完整的产品合格证明, 从而为防止密封轴套磨损问题提供质量保证。

(2) 从安装和检修工艺上确保质量。汽动给水泵的安装及检修, 需要在厂家提供的技术指导及本电厂根据实际情况制定的作业指导书下进行。厂家在技术说明文件及检修指导书中应明确给水泵密封检查的内容, 并对轴套密封的安装方法及相关工艺参数进行严格的说明, 从而为汽动给水泵密封轴套的安装与检修提供科学、合理的依据。

(3) 加强日常维护工作。电厂设备的安全、可靠运行最基本的要求是加强日常维护管理。任何设备在运行过程中都可能产生细微的问题, 如果不能及时加以维护和处理, 时间一久, 小问题就会变成大问题, 从而导致电厂设备在运行中出现故障。

(4) 机封冷却水系统改进。针对汽动给水泵在小机盘车状态时因汽前泵停运, 造成机械密封供水量不足, 从而引起机械密封动、静密封面磨损的情况, 可以通过对机械密封冷却水循环系统进行改造, 来防止上述情况的发生。比如可以通过加装一路凝结水作为机械密封冷却水的备用水源, 从而防止小机盘车及冲转过程中汽动给水泵的机械密封出现干磨现象。

2 汽动给水泵平衡装置磨损原因及处理

汽动给水泵除密封轴套磨损较为常见外, 平衡装置的磨损是另一常见问题。平衡装置对其精度要求较高, 如果在设计、装配、运行调整中处理不当, 就极易发生平衡装置被磨损的现象, 从而给给水泵运行的可靠性和稳定性带来了极大的安全隐患。因此笔者结合一起汽动给水泵出现平衡装置被磨损的案例, 来分析磨损发生的原因, 进而探讨相应的防护措施。

2.1 平衡盘磨损的原因

(1) 汽轮机与给水泵启动不匹配。汽轮机启动过程中, 需要进行充分暖机、低速运转, 然后才能逐渐提升转速至额定转速;而电机启动后其转速在很短时间内就可达到额定转速。因此, 二者存在一定的时间差。如果二者不相匹配, 就会给给水泵的平衡盘带来磨损。以N2.3-2.35型拖动汽轮机为例, 在启动前, 先投入盘车装置运行, 然后分别在1 000 r/min、2 500 r/min、4 200 r/min、5 264 r/min 4个转速段进行暖机运转, 经过这一连续的提升过程才能达到额定转速。这一过程所需时间大约是90 min。而在汽轮机启动过程约1 h, 通过减速机后给水泵的转速仅在535~1 000 r/min范围内。而在次过程中, 由于给水泵的平衡力尚未完全建立, 因此造成了平衡盘与平衡套发生摩擦, 这种摩擦会造成两者之间的间隙变化, 其正常值在0.08~0.10 mm之间, 如果摩擦使得该处的间隙数值超过正常范围, 就会发生烧瓦事故。

(2) 运行方式及管道系统的缺陷。电厂不同, 往往锅炉给水系统采用的运行方式也不同, 因此就可能存在缺陷。以母管制运行方式为例, 其运行主要是汽动给水泵运行, 电动给水泵只是作为备用。这种运行方式存在的不足主要表现在:如果发生汽动给水泵停车, 那么电动泵就会连锁启动;如果2台泵同时运行, 那么汽泵跳车系统母管中的高压给水就会迅速倒流, 进入汽动给水泵出口管道引起汽动泵反转。这就会使给水泵受到极大轴力的冲击, 再加上人工操作时间的滞后性, 从而就造成了水泵平衡装置磨损情况的出现。

2.2 平衡盘磨损的处理措施

(1) 选用自平衡高压给水泵。正确地认识平衡盘磨损的原因有助于我们采取针对性的处理对策。选用自平衡高压给水泵是重要措施之一, 运行实践情况表明, 该方法能在较大程度上减少平衡盘磨损的几率。

(2) 对于已经发生平衡盘磨损的现象, 应更换给水泵类型, 这样可以从根本上对平衡装置磨损现象进行修正。从实践情况来看, 一般采用多级离心泵。该类型给水泵叶轮的转子部件对称布置, 这种结构使得各级叶轮所产生的轴向力相互抵消, 从而有利于减少平衡装置磨损情况的发生。

(3) 加装空排止回阀。针对密封轴套中可能出现的磨损情况, 可以通过加装空排止回阀的方法来预防。这种阀门类似联成阀, 能防止介质倒流并起到空排作用, 从而在一定程度上给锅炉给水泵平衡装置提供了保障。

3 结语

综上所述, 在电厂电气设备运行与管理维护中, 难免会出现各种或大或小的故障。汽动给水泵作为电厂设备的重要组成部分, 其运行过程中突出地表现为2类故障, 即密封轴套和平衡装置的磨损。本文对这2种故障产生的原因进行了剖析, 并提出了相应的改进措施与对策, 这对加强汽动给水泵的安全、可靠运行有着一定的借鉴意义。在具体应用中, 我们应对该类问题不断加以探索与总结, 从而更好地指导电厂设备的运行与管理工作。

参考文献

[1]何锋.汽轮机低压缸振动的原因分析[J].企业科技与发展, 2009 (2)

[2]罗奋年.给水泵振动测试分析及处理[J].科技资讯, 2009 (8)

轴套磨损 篇2

水泵的振动原因十分复杂, 但可大致地分为水力振动和机械振动两大类。

1.1 故障原因分析

1.1.1 水力振动。

水力振动主要是由于泵内或管路系统中水的流动不正常引起的。产生水力振动的原因主要有水力冲击、压力脉动及汽蚀等。

1.1.1.1 水力冲击引起的振动。

水流由叶轮叶片的外端经过导叶或蜗壳泵舌头部附近时, 就会产生水力冲击, 且冲击的程度随水泵转速和尺寸的加大而增高。当这一水力脉冲传至管路系统及基础上时, 就会产生噪声和振动;若这个水力脉冲的频率和泵轴、管路系统或基础的固有的频率相近, 将会产生更为严重的共振。

水力冲击引起的振动的频率, 是叶片数和泵轴转速的乘积或是其倍数。

1.1.1.2 压力脉动引起的振动。

高压给水泵有设计规定的允许最小流量, 若低于此流量运行, 则会导致叶轮中的流动恶化, 甚至在叶轮的进、出口处产生内部回流, 形成局部的涡流区和负压并沿圆周方向旋转。由于而引起的压力脉动使泵的压力高低不定、流量时大时小, 并且会引发压水管路的剧烈振动和类似喘气的声响 (即“喘振”现象) 。我们把上述这种现象称为“旋转失速”, 其振动的频率约在0.1~10Hz的范围。

1.1.1.3 因汽蚀而引起的振动。

高压给水泵的汽蚀主要有大流量时发生, 并引起泵的剧烈振动和发出噪声。因汽蚀引起的振动的频率约为600~25000Hz。

1.1.2 机械振动。

机械振动是由于各种机械原因而引起的振动。

1.1.2.1 回转部件不平衡引起的振动。

回转部件不平衡是泵轴产生振动的最可能原因, 其特征是振动的振幅不随负荷大小及吸入口压力的高低而变化, 而是与水泵的转速相关, 泵轴的振动频率和转速高低相一致。

造成回转部件不平衡而振动的原因很多, 如随着运行中的局部腐蚀或磨损使振动逐渐增大, 又如回转部件局部破坏及杂物堵塞而引起的振动等。

1.1.2.2 中心不正引起的振动。

如果水泵与原动机联轴器中心不正或端面平行度不好, 就会因水泵与原动机的结合状态不平衡而产生强制性振动。通过单独试转原动机而不振动, 这时就可是联轴器中心不正。

1.1.2.3 联轴器螺栓加工精度不高引起的振动。

1.1.2.4 因动、静部件摩擦而引起的振动。如果由于热应力而使泵体变形过大、泵轴弯曲, 或是其他原因使泵内动、静部件接触, 则接触点的摩擦力作用于转子的反方向上, 迫使转子剧烈地振摆旋转。这是一种自激振动, 与转速无直接关系, 其频率等于转子的临界速度。

1.1.2.5 因泵辆的临界转速引起的振动。如果水泵的工作转速接近其临界转速, 就会产生共振。

1.1.2.6 因油膜振荡引起的振动。这是滑动轴承上因油膜的作用而产生的一种自激振荡, 其频率等于转子的一半转速或转子的临界转速。

1.1.2.7 因平衡盘不良引起的振动。由于平衡盘设计的稳定性差, 在运行工况改变时就会产生左右的晃度, 造成泵轴有规则的振动和动、静盘的磨损。

1.1.2.8 基础及泵座不良引起的振动。由于基础的下沉使转子中心改变, 将引起泵的振动;若基础的固有频率不大且恰与泵的转速一致, 就会产生共振。

另外, 泵座本身的刚性不好, 则其抗振性差也易于引起振动。

1.1.2. 9 由原动机引起的振动。驱动水泵的各类原动机由于自身的特点, 也会产生振动, 与水泵连接后就会引起泵的振动。

1.2 处理方法

1.2.1 水力振动的处理方法

1.2.1.1 水力冲击引起振动的处理方法。

a.适当地增大叶轮外直径与导叶或泵壳舌部内直径的距离, 即放大叶轮出水口的间隙。b.变更流道的型线以缓和冲击。c.水泵总装时, 应将各级叶轮的叶片出口边按一定的节距错开, 同时导叶片的组装位置方位不要相互重叠, 而是按一定顺序错落布置。

1.2.1.2 防止水泵发生压力脉动的主要方法有:

a.改善水泵的设计, 如适当地减小叶片的出口角。b.布置管路时不要有起伏并保持一定的斜度, 以免压出管内积存的空气。另外, 尽量把调节阀、流量计等节流装置放在靠近泵的出口处安装, 从而减少产生压力脉动的危险。c.装设再循环管来改善泵在低负荷工况下的运行。d.在运行中负荷减小时, 若几台泵并联运行, 则应尽量提前停掉富裕的水泵, 保证其余泵的正常流量下运转。

1.2.2 机械振动的处理方法。

1.2.2. 1 回转部件不平衡引起振动的处理方法是对低转速泵只做静平衡试验, 而高速泵则必须分别进行动、静平衡的检查。

1.2.2. 2 中心不正引起振动的处理方法:a.对水泵进行重新找正。b.选择适当的暖泵系统和方式以增强暖泵的效果。c.在设计或布置管路时, 应尽量减少作用于泵体上的载荷及力矩。d.修复或更换轴承。e.修复或更换联轴器。f.更换刚性好的轴承。

1.2.2. 3 联轴器螺栓加工精度不高引起振动的处理方法是提高联轴器的加工精度。

1.2.2. 4 因动、静部件摩擦而引起的振动的处理方法是校正泵轴, 减小热应力对泵体变形的影响。

1.2.2. 5 因泵轴的临界转速引起振动的处理方法是在设计时, 需将泵的工作转速与临界转速错开, 留有一定的安全距离。在泵的使用中, 还应考虑管理支持不当、地脚螺栓松弛和轴承座刚度变化等因素对水泵转子固有频率的影响。

1.2.2. 6 因油膜振荡引起振动的处理方法是使泵轴临界转速不在其工作转速的一半以下。另外, 还可选择适当的轴承长径比, 合理地布置油楔和改变油膜的刚度等。

1.2.2. 7 因平衡盘不良引起振动的处理方法。为增加平衡盘工作的稳定性, 可采用调整平衡盘第一间隙及第二间隙的数值, 在静盘上增开方形螺纹槽以稳定平衡盘前水室的压力, 调整平衡盘内外直径的尺寸的方法。

1.2.2. 8 基础及泵座不良引起振动的处理方法是调整基础, 采用刚性强的泵座。

1.2.2. 9 由原动机引起振动的处理方法是尽量减小原动机的各部振动。

2 轴套磨损原因分析及处理方法

2.1 轴套磨损原因分析。

通过多方采集证据, 经过讨论得出轴套磨损原因主要有以下三个方面:a.轴端盘根材质不合适;b.转子结构形式不合理;c.泵轴存在的缺陷。

2.2 处理方法。

针对轴套磨损的原因分析, 我带领课题小组的全体成员经过实践总结, 得出以下解决此故障的处理方法:a.更换盘根;b.动盘后增设螺母;c.加强对泵轴的金属监督。采取上述方法对给水泵进行改造后, 经过运行表明, 盘根密封效果良好, BP424型盘根运行周期比原来的盘根延长了6~7个月;在动盘后增设螺母使高压侧轴套不承受轴向推力;叶轮与泵轴改热装后增强了转子的刚性, 改善了给水泵的振动特性, 提高了转子的安全性, 使泵给运行更加平稳、安全。

3 结论

TDG680-180型国产给水泵振动及轴套磨损故障分析, 是牡丹江第二发电厂汽机检修分公司组织本专业技术骨干自行完成的, 实践证明此次对TDG680-180型国产给水泵振动及轴套磨损故障原因分析透彻, 处理方法得当。在实际工作中具有一定的指导作用, 提高了设备的运行可靠性、安全经济性, 具有较强的可操作性。不仅可以减少工人的劳动强度, 提高劳动生产率, 减少检修维护费用, 而且可以节约大量电力能源, 应用推广前景广阔。

摘要：介绍了牡丹江第二发电厂TDG680-180型国产给水泵振动及轴套磨损故障原因, 并针对故障的原因进行深入研究和探讨找出了解决故障原因的处理方法, 从而有效地提高了设备的运行可靠性、安全经济性, 不但减少了工人的劳动强度, 提高劳动生产率, 减少检修维护费用, 而且可以节约大量电力能源, 应用推广前景广阔。

关键词：振动,轴套磨损,故障分析,处理方法

参考文献

[1]刘爱忠.汽轮机设备及运行[M].北京:中国电力出版社, 2003.

[2]王江萍.机械设备故障诊断技术及应用[M].西安:西北工业大学出版社, 2001.

[3]陈大禧.大型回转机械诊断现场实用技术[M].北京:机械工业出版社, 2002.