概述

DG270-140C型給水泵是與容量為410t/h的高溫高壓鍋爐相配套的輔機(jī)。水泵的額定流量為440t/h、揚(yáng)程為1460米，額定轉(zhuǎn)速為2989r.p.m、功率為2240KW。此類給水泵在城市區(qū)域熱電廠，冶金、鋼鐵、石油、化工等行業(yè)自備熱電廠中廣泛應(yīng)用。這類給水泵原都是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。隨著節(jié)能減排任務(wù)的深入貫徹實(shí)施，這些熱電廠可根據(jù)本廠的蒸汽熱源系統(tǒng)及供熱需求，可選用適宜的工業(yè)汽輪機(jī)來帶動(dòng)給水泵運(yùn)行，即實(shí)施汽輪機(jī)拖動(dòng)技術(shù)改造，這樣既可優(yōu)化蒸汽供熱系統(tǒng)，又可提高能源的利用率，節(jié)約可觀的廠用電量獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。巨化熱電廠于2007年2月完成了一臺(tái)此型給水泵的汽輪機(jī)拖動(dòng)技術(shù)改造工作，并對(duì)改造過程中所遇到的給水泵進(jìn)、出口端軸承座水平振幅嚴(yán)重超標(biāo)的缺陷進(jìn)行了有效地處理并取得了較好的技術(shù)改造成果。為此在這作一論述，以達(dá)可供同類技術(shù)改造項(xiàng)目借鑒之目的。

1、汽輪機(jī)拖動(dòng)技術(shù)改造設(shè)備的配置與布置

1.1、技術(shù)改造的設(shè)備配置

根據(jù)我廠0.49MPa壓力等級(jí)的蒸汽供熱量不足，我們選用了型號(hào)為B3-35/5型背壓式汽輪機(jī)拖動(dòng)給水泵。此型汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力為3.53MPa、溫度為435℃，排汽壓力為0.59MPa，額定功率為2500KW，汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速為5600r/min。

? 為了使汽輪機(jī)與給水泵的額定轉(zhuǎn)速相匹配，我們選用了轉(zhuǎn)速比為n1/n2=5607/3000r/min、功率為3000KW的齒輪減速器。

另外根據(jù)齒輪減速器和給水泵熱態(tài)運(yùn)行時(shí)的機(jī)械膨脹量值和膨脹方向以及給水泵運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子工作串量值的大小，齒輪減速器與給水泵間的聯(lián)軸器選用了能有效平衡轉(zhuǎn)子軸向位移量的疊片撓性聯(lián)軸器，其型號(hào)為TD6-2100，額定功率為3000KW，公稱扭矩為20000Nm，軸向位移最大補(bǔ)償值為3.8mm。

1.2、設(shè)備的布置

設(shè)備的總體布置簡圖如圖1-1所示

? ? ?汽輪機(jī)缸體的熱膨脹方向朝機(jī)頭，死點(diǎn)在缸體后部，給水泵泵體膨脹方向朝給水泵高壓端，而給水泵轉(zhuǎn)軸工作串量移動(dòng)方向朝低壓端，其值為3.1~3.5mm左右。為此所選用的疊片撓性聯(lián)軸器的軸向位移補(bǔ)償值一定要大于3.5mm以上。

2、汽動(dòng)技術(shù)改造后給水泵振動(dòng)超標(biāo)的表象及原因分析

2.1、振動(dòng)表象

汽動(dòng)技術(shù)改造后試運(yùn)期間，給水泵的高、低壓端軸承座振動(dòng)位移值嚴(yán)重超標(biāo)，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為5600rpm時(shí)給水泵轉(zhuǎn)速為2989rpm，其振動(dòng)值最高曾達(dá)15絲。通過對(duì)給水泵流量和轉(zhuǎn)速的改變，發(fā)現(xiàn)其振動(dòng)值隨著給水泵流量、轉(zhuǎn)速的增加而明顯增大。其實(shí)測(cè)值如表2-1、表2-2所示；

表2-1；?????????????????????????????????????????（振動(dòng)單位：絲）

（注；運(yùn)行工況為；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為5450rpm、主蒸汽流量為24.57t/h、進(jìn)汽壓力為3.5MPa、進(jìn)汽溫度為410℃、排汽壓力為0.56MPa、排汽溫度為261℃、給水流量為376 t/h。）??

?

表2-2；?????????????????????????????????????????（振動(dòng)單位：絲）

（注；運(yùn)行工況為；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為5600rpm、主蒸汽流量為28.27t/h、進(jìn)汽壓力為3.5MPa、進(jìn)汽溫度為410℃、排汽壓力為0.6MPa、排汽溫度為263℃、給水流量為390t/h。）????

另測(cè)得高、低壓端水平振動(dòng)位移頻譜圖如圖1-2、圖1-3所示；

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?

頻譜圖顯示，具有振動(dòng)幅值的頻率分布廣泛，波形有奇變，有削波現(xiàn)象，且一倍頻振動(dòng)分量很大。

2.2、振動(dòng)原因分析與查找

依據(jù)振動(dòng)頻譜圖振動(dòng)頻率分布范圍和振動(dòng)幅值的大小，可判斷出給水泵轉(zhuǎn)子存在動(dòng)不平衡和動(dòng)靜碰磨現(xiàn)象。但能引起給泵轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡和動(dòng)靜碰磨的因素是多方面的，從設(shè)備的支撐剛度來看，給水泵的水平方向是最為薄弱的，雖然汽輪機(jī)和齒輪減速器振動(dòng)值較小，但也不排除這些設(shè)備有缺陷而引起給水泵振動(dòng)。為了能有效找出振動(dòng)原因，我們采用了排除法，即能單試的設(shè)備進(jìn)行單試，能拆出檢查的設(shè)備就拆出檢查。我們采取了以下的措施；

（1）、把齒輪減速器與給水泵的聯(lián)軸器脫開，用蒸汽直接拖動(dòng)汽輪機(jī)和齒輪減速器轉(zhuǎn)速至5600rpm，測(cè)量其振動(dòng)值，用以排除汽輪機(jī)和齒輪減速器的設(shè)備缺陷。

（2）、解體給水泵，驗(yàn)證水泵動(dòng)靜是否碰磨，轉(zhuǎn)子是否彎曲和動(dòng)不平衡。

（3）、測(cè)量計(jì)算齒輪減速器傳動(dòng)軸和給水泵轉(zhuǎn)軸冷熱態(tài)中心改變量值，以便二聯(lián)軸器冷態(tài)找中心時(shí)有正確的中心偏置值。

上述三項(xiàng)工作的檢查結(jié)果為；

（1）、汽輪機(jī)和齒輪減速器單獨(dú)運(yùn)行狀態(tài)良好?？梢詳喽ㄆ啓C(jī)和齒輪減速器設(shè)備完好。

（2）、齒輪減速器熱膨脹值制造廠提供的數(shù)值如圖1-4所示；

實(shí)際運(yùn)行測(cè)試數(shù)據(jù)如圖1-5所示；

為此給水泵熱態(tài)轉(zhuǎn)子中心的抬升量為；

δ1=h1×Δt1×α1=560×11.5×10-6×19=0.12236(mm)

其中；h1——為給水泵支座高度（其值為560mm）

Δt1——為給水泵冷熱態(tài)溫差值（環(huán)境溫度為28℃時(shí)其值取19℃）

α1——為支座的熱膨脹系數(shù)（查得數(shù)值為11.5×10-6/℃）

?

齒輪減速器大齒輪軸的中心抬升量為；

δ2=h2×Δt2×α2=740×11.5×10-6×20=0.1702(mm)

其中；h2——為齒輪減速器大齒輪軸的中心高度（其值為740mm）

Δt2——為齒輪減速器冷熱態(tài)溫差值（環(huán)境溫度為28℃時(shí)其值取20℃）

α2——為齒輪減速器的熱膨脹系數(shù)（查得數(shù)值為11.5×10-6/℃）

顯然齒輪減速器大齒輪軸的中心高度熱態(tài)比給水泵轉(zhuǎn)子中心高度多抬升0.05mm。

齒輪減速器大齒輪軸的中心向外膨脹量為；

δ3=h3×Δt3×α3=180×11.5×10-6×20=0.0414(mm)

其中；h3——為齒輪減速器二齒輪軸的二分之一中心距離（其值為180mm）

Δt3——為齒輪減速器冷熱態(tài)溫差值（環(huán)境溫度為28℃時(shí)其值取20℃）

α3——為齒輪減速器的熱膨脹系數(shù)（查得數(shù)值為11.5×10-6/℃）

而給水泵的轉(zhuǎn)軸中心熱膨脹時(shí)水平方向保持不變。顯然在冷態(tài)二聯(lián)軸器找中心時(shí)，給水泵轉(zhuǎn)子中心應(yīng)預(yù)先抬高5絲、往外偏置4絲，這樣熱態(tài)運(yùn)行時(shí)二轉(zhuǎn)子中心能保持一致。

（3）、給水泵解體檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)給水泵動(dòng)靜部分嚴(yán)重碰磨。但給水泵轉(zhuǎn)子在冷態(tài)時(shí)并不彎曲。因此判定轉(zhuǎn)子存在熱彎曲現(xiàn)象，其主要原因是給水泵轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡，進(jìn)水支座嚴(yán)重變形，引起導(dǎo)葉和泵殼組裝中心跑偏，從而導(dǎo)致水泵轉(zhuǎn)子中心和導(dǎo)葉泵殼中心難以一致，在運(yùn)行時(shí)造成水泵動(dòng)靜碰磨發(fā)熱，引起轉(zhuǎn)子熱彎曲，最終引發(fā)水泵振動(dòng)超標(biāo)。

3、振動(dòng)缺陷處理

（1）、更換進(jìn)水支座。

（2）、給水泵轉(zhuǎn)子與葉輪整體組裝后做高速動(dòng)平衡。其動(dòng)平衡數(shù)

值如表3-1所示；

表3-1????????????????????????????（注；動(dòng)平衡轉(zhuǎn)速為2950rpm）

在組裝水泵時(shí)，盡量使轉(zhuǎn)子在泵體中的上下、左右位子經(jīng)過抬軸試驗(yàn)和軸瓦對(duì)中盡可能調(diào)至中心位置。這次#10給水泵經(jīng)抬軸試驗(yàn)上下總間隙量為80絲，這樣通過調(diào)整軸瓦的調(diào)整螺栓，使軸上升40絲，另通過下軸瓦蓋

在轉(zhuǎn)軸的上方觀察左右方向離軸承座的距離，通過調(diào)整軸承座的左右調(diào)整螺栓，使轉(zhuǎn)軸處在水平方向的中心位置。然后測(cè)量水泵的總軸串量，調(diào)整工作串量、平衡盤與平衡盤座、推力盤與推力瓦之間隙值。組裝完后，用手輕輕盤動(dòng)轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸能自行轉(zhuǎn)動(dòng)。

?（3）、在冷態(tài)找中心時(shí)，應(yīng)考慮齒輪減速器傳動(dòng)軸與給水泵轉(zhuǎn)軸之間的熱膨脹差值，測(cè)量計(jì)算結(jié)果為齒輪減速器的傳動(dòng)軸在熱態(tài)時(shí)比水泵轉(zhuǎn)軸多上升4.8絲，多往外偏移4.14絲。這次冷態(tài)找中心時(shí)，連上進(jìn)、出水管路后給水泵比齒輪減速器中心預(yù)抬高6.25絲、往外預(yù)偏3絲，具體找中心數(shù)值如圖1-6所示。同時(shí)在泵組啟動(dòng)前盡量使齒輪減速器的潤滑油溫控制到達(dá)運(yùn)行時(shí)的溫度。

4、投用運(yùn)行數(shù)值

??這次泵組啟動(dòng)后，水泵振動(dòng)現(xiàn)象完成消除，且水泵的運(yùn)行效率也有了較大的提高。其運(yùn)行振動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)如表4-1所示；

表4-1

（注；以上振動(dòng)數(shù)值是在給水流量為400t/h,主蒸汽流量為28.79 t/h，進(jìn)汽壓力為3.44MPa、溫度為405℃，排汽壓力為0.59 MPa、溫度為260℃，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為5602rpm、給水泵轉(zhuǎn)速為2997 rpm的運(yùn)行狀態(tài)下測(cè)得）

5、結(jié)論

（1）；通過這次技術(shù)改造的工程實(shí)踐，我們認(rèn)為DG270-140C型給水泵這種汽動(dòng)技術(shù)改造的方式是可行的，其技術(shù)改造經(jīng)驗(yàn)值得其它項(xiàng)目借鑒。

（2）、DG270-140C型給水泵汽動(dòng)技術(shù)改造有著良好的安全性和經(jīng)濟(jì)性，給水泵轉(zhuǎn)速可在水泵運(yùn)行允許范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，既給水流量可在調(diào)節(jié)閥全開的狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少了閥門的節(jié)流損失，同時(shí)也減少了熱能轉(zhuǎn)化為電能再由電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)化損失。同時(shí)也解決了我廠0.49MPa蒸汽流量不夠需用1.27MPa等級(jí)的蒸汽通過減溫減壓來補(bǔ)充的供汽方式，優(yōu)化了我廠的熱力系統(tǒng)的配置。