1000MW超超临界机组循环水泵导瓦超温原因分析

第55卷第3期汽轮机技术Vol.s5 No.32013年6月TURBINE TECHNOLOGYJun. 20131000MW超超临界机组循环水泵.导瓦超温原因分析高建强',孙鑫',朱德勇2(1华北电力大学动力系,保定071003;2华能海门电厂,汕头515041)摘要:结合设备故障诊断技术分析方法,针对某100W超超临界机组-台循环水泵轴承的上导瓦温度骤升、引起上导瓦烧毁、循环水泵停运的故障,通过故障诊断和动平衡分析,找出了循环水泵连续两次烧瓦的主要原因是转子剩余不平衡量超限。分析表明,同样结构和工作条件下的转子,其高转速时的许用不平衡量比低转速时低很多,转子在转速370/min时的许用不平衡量仅为150r/min时的2/5。水泵叶轮出厂动平衡试验合格,但在工作转速下的许用不平衡量低于其剩余不平衡量,从而引起上导瓦摩擦过大,温度骤升。因此应该将叶轮的试验转速提高到工作转速,以控制叶轮的不平衡量在许用不平衡量之内,提高叶轮动平衡的可靠性,降低安全隐患。关键词:1 00MW超超临界机组;循环水泵;导瓦温度异常;故障诊断;不平衡分析分类号:TK264.1文献标识码:A文章编号: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导瓦温度发生突变的主要原因及解决办法。0前言1故障过程某电厂1号机组为100MW超超临界机组,配置3台立式斜流循环水泵,三泵并联运行流量为11.3m'/s,扬程为2010年11月22日22:22分左右,1号机组循环水泵B18. 3m,转速为370r/ min,运行点汽蚀余量郑050mm ,轴功率正常运行时，上导瓦温度突然由63C上升到110C ,如图1为348.7kW ,效率为88. 1% ,最大轴向推力为66.4kN;与之所示 ,并致使循环水泵B停止运行。经检查,发现导瓦烧毁，匹配的电动机额定功率为2 700kW ,额定电压为6kV ,转速为于是进行了故障分析,并做了现场处理。处理后经过再次试370r/min。运行,该泵导轴瓦温度下降为43C、45C。运行过程中,循环水泵B的上导瓦温度突然升高并导致2011年4月21日,1号机组循环水泵在运行过程中再其停止运行,经过处理后恢复正常。- .段时间后再次发生导次出现跳泵,循环水泵B电机上导瓦温度1/2点在6min内瓦温度骤升故障,给安全生产带来很大影响。该泵自运行以从62/649C突升中国煤化工水泵B的全部来,连续出现两次导瓦烧毁故障，本文具体分析了循环水泵，导 瓦块均有烧毁HCNMHGnm~0.50mm。收稿日期:012-111作者简介:高建强( 1966-) ,男,汉族,河北定州人,教授,博士,研究方向为系统建模与仿真工作。第3期高建强等:1000MW超超临界机组循环水泵导瓦超温原因分析203(1)该泵经过长时间运行,赛龙轴承有部分磨损,导致轴120↑.上导瓦温度曲线1承与轴套的间隙过大或泵轴弯曲度偏大，使得泵在运行过程---上导瓦温度曲线2中,推力头晃动过大,与上导瓦摩擦严重,最终导致烧瓦。经过检验,在该泵烧瓦过程中,该泵振动、电机电流均无异常变ζ80化;对上导瓦烧毁事故有影响的可能是该泵推力头正常运行的振动值与其它几台循环水泵相比,偏大了大约0.04mm,不过仍属正常范围内。(2)该泵推力头油室有异物,异物进入上导瓦与推力头20:56:40 21:40:40 22:24:40 23:08:40 23:S2:40中间引起上导瓦温度异常上升,致使上导瓦烧毁跳泵。经检查推力头油室只有上导瓦乌金碎片,没有发现其它异物，因图1第一次故障上导瓦温度变化曲线此可以断定是乌金脱落引起。根据以上判断进行了现场处理":(1)检查对中情况重新对中;100....上导瓦温度曲线2(2)清理上轴承室,更换烧坏的上导瓦，更新润滑;(3)泵轴弯曲变形检查、校正泵轴。用千分表测量泵轴在径向的跳动量,不到0.08mm,没有超过滑动轴承摩擦副的间隙,故不需要校正;(4)测量调整转子与定子的同心度和电机的空气间隙;11:15:21 11:S9:21 12:43:21 13:27:21 14:11:21(5)人工盘动泵轴,检查转动部件是否摩擦。经过上述处理后,虽然设备当下恢复了正常运行,但是图2第二次故障上导瓦温度变化曲线时隔不久又出现了同样的烧瓦故障。这就说明存在一些其从运行记录的历史数据,找出故障时段的温升曲线,如图2它潜在因素导致故障发生。所示,情况与第-一次烧瓦基本一致。2.2不平衡量 t分析为了找出潜在影响因素,对循环水泵不同转速下叶轮的2原因分析受力情况和不平衡量进行了分析。叶轮出厂的动平衡试验数据如表1所示。根据CB-J-2.1初步诊断02 -07 -89的修正方式,试验将转子安装在两支撑之间,按第一次导瓦超温停机后,经检查,循环水泵B振动、推力照设计要求,该叶轮许用不平衡量为1.90x10'g . mm。由表瓦温度电机电流、油温、冷却水系统等均无异常,但检查该1可以看出,叶轮剩余不平衡量为1.617x10'g●mm,在许用泵推力头导向瓦时,却发现已有8块导瓦烧毁。经过仔细检不平衡量允许范围内,叶轮出厂动平衡试验合格。查分析，认为造成导瓦烧毁的主要原因是:表1叶轮出厂动平衡试验数据校正半径.校正平面间距离左支撑到左平面距离右 支撑到右平面距离剩余不平衡量页目/ minmmnm名" mm数据1505101545330341. 617 x 10'该泵的实际运行速度为370r/ min,因此有必要对比叶轮由式(1)可知,转速为370r/min时叶轮动反力是转速为在150r/min与370r/ min运行条件下的受力情况以及许用不150r/min的6倍。动反力增大导致附加动压力产生,引起运平衡量大小。动副摩擦增大,产生有害振动,甚至导致工作性能恶化。对于高速转动的部件,由于惯性力偶所产生的不平衡现为了更直观地反映转速变化对叶轮性能的影响,本文对象,转动后会使轴承产生较大的附加动反力2。由离心力公不平衡量进行了具体计算。由不平衡量的定义可知,转子某式知,动反力的大小与转速和离心半径有关。设在叶轮上有平面上不平衡量等于不平衡质量与其质心至转子轴线的乘一质量为m的不平衡点,对于不同转速下的同一叶轮,其不积,单位为g. mm,俗称“重径积”。根据IS01940/1 - 1986平衡点到圆心的距离相同。因此有:(E) ,许用不平衡量的计算公式如下:(2πx 370Uw =MG Ox10(2)Fno = mwsno" = ( w3o)" =60= 6.08Frxo° mwisor\ ws20x 150式中, Upw为许用不平衡量,g . mm;M为转子的自身重量,kg;G为转子的平衡精度等级，mm/s;n 为转子的转速,r/ min。转子的平衡*年国煤化王依据不同的转式中,Fxo为叶轮在转速150r/ min时的受力;F3o为叶轮在转子转速和转子校平衡量,对叶轮速370r/min时的受力;wxs为叶轮在转速150r/min时的角速的许用不平衡量YHCNMH G度;Wzo为叶轮在转速370r/min时的角速度;r为叶轮半径。.204汽轮机技术第55卷表2不同转速半径 下叶轮的许用不平衡量t摆度过大等[3.4]。但经过检查和现场处理,可判断上述原因转子转速转子的校正半径许用不平衡量并不是造成本文所述上导瓦超温的主要原因,而是水泵叶轮。: /minUpr,g. mmn, t/ minr,mm动平衡不合格。50101.90x 10'151. 90x 10'3结论700.77 x10*0.77 x 105(1)由叶轮出厂的动平衡试验可知,水泵叶轮在转速为150r/min'下的许用不平衡量为1.90 x 10°g . mm,剩余不平衡转子校正半径分别为510mm与715mm时,不同转速下量为1.617x10°g●mm,而在工作转速370r/min下叶轮的许许用不平衡量的比值β分别为:用不平衡量为0.77 x 10°g . mm,仅为试验转速下的2/5,因β ==0.405(3)此当转速提高到370r/ min时动平衡试验不再适用。(2)对于不同转速下的同一叶轮,转速越大,转子许用不B2-=0.4054)平衡量越小。因此,转子转速低于实际运行转速的动平衡试由式(3)和式(4)可知,转速为370r/min时,转子的许用验合格,并不能保证转子的运作安全。当实际运行转速大大不平衡量是转速为150r/min时的2/5。由此可见，同样结构高于试验转速时,其许用不平衡量会随之减小,致使轴与上和工作条件下的转子,其高转速时的许用不平衡量比低转速导瓦摩擦加剧,上导瓦温度骤升,甚至烧毁。所以动平衡试验转速不应小于实际运行速度,才能保证安全生产。时偏低很多。(3)此次故障的主要原因是超过了许用不平衡量而引起2.3分析结果经过上述计算可知,汽轮机循环水泵的工作转速为的摩擦过大，该厂经过出厂动平衡试验合格后,再未出现过370r/min时,许用不平衡量0.77xl0°g●mm,而由叶轮出厂烧瓦事故,故叶轮出厂检测时,应注意提高监测标准,降低安的动平衡试验可知,水泵叶轮在转速为150r/ min下的许用不全隐患。平衡量为1.90x10° g.mm,剩余不平衡量为1.617 x10'参考文献g. mm ,很明显超过了工作转速(370r/ min)下的许用不平衡[1] 李录平。汽轮机组故障诊断技术[M].北京:中国电力出版量,因此,出厂动平衡试验不再适用。社2001.动平衡试验不合格将导致附加动反力产生,转动部分受2] 李慧釗,杜国君.理论力学[M].北京:科学出版社,2009.横向力作用,瓦面油膜厚度不等,推力瓦受力不均，个别或少[3] 李刚,黄坤、上导瓦温和油温过高的原因分析及处理措施数瓦受力特别大,最终引起瓦温过高烧瓦而停止运行。[J].河北电力技术,2011 ,4(30) :20 -22.循环水泵轴承上导瓦超温甚至烧毁的原因有很多,如上[4]王伟奇. 水轮机水导轴瓦烧瓦现象分析及处理[J].小水电，导瓦冷却方式不当.上导瓦间隙过小、冷却器结垢、机组振动2007 ,(3) :69 -70,41.(上接第201页)表2各设计工况下级组相对内效率级组I1V._VVIIX_X__X5vwo 工况0.9230. 9050.916 0.946 0.872 0.913 0.870 0.860 0.835 0.8230.746 0. 72975%THA工况0.9220.929 0.916 0.946 0. 8720.9340.932 0.856 0.825 0. 8360.744 0. 71050%THA工况0.9220. 9270.911 0. 9400. 8510.9110.931 0.893 0.810 0. 740.726 0.715(3)对于特征通流面积的变化大,且相对内效率降低明[4]史进渊. 汽轮机通流部分故障诊断模型的研究[J].中国电机显的级组,则可以判断该级组可能出现叶片结垢、变形或者工程学报,1997 ,17(1):29 -32.[5]忻建华,叶春,陈汉平,等 300 MW汽轮机高压缸通流部分断裂等故障。故障的热参数模糊诊断[J].动力工程1997,17(3):5-8.[6]刘晓峰. 基于人工神经网络的汽轮机通流部分故障诊断研究[D].北京:华北电力大学,2005.[1] 吴茜,史进渊.大功率汽轮机通流部分故障诊断特征规律的[7] 徐大戀,邓德兵,王世勇,等.汽轮机的特征通流面积及弗留格研究[J].动力工程,2001 ,21(1):1010 - 1014.尔公式改进[J].动力工程学报，2010 ,30(7):473 -477.2]杨勇平,杨昆汽轮机通流部分故障诊断的热力判据研究[8]王运民 ,张伦柱,等汽轮机组特征通流面积的应用[J].热能[J].热能动力工程,99 ,14(83):347 -350.动力工程,2012 ,27(2):160-164.[3] 毛志平，孙永平,王 敏汽轮机通流部分放障的特性分析及 [9] 牛卫平电厂汽轮机通流部分热力监测及诊断的讨论[J].汽仿真计算[J].浙江电力,00.5.1 -3.轮机技术,中国煤化工YHCNMH G .