閉式水泵振動超標(biāo)原因分析及處理方法

王學(xué)成WANG Xue-cheng

（寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司，銀川750400）

0 引言

寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司一期2×660MW汽輪機組為哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、間接空冷凝汽式汽輪機，型號CLNJK660-24.2/566/566型。#1機組于2011年3月18日通過168小時試運后投入商業(yè)運行，#2機組于2011年6月20日通過168小時試運后投入商業(yè)運行。鍋爐為哈爾濱電氣集團股份有限公司生產(chǎn)的2210/25.4型660MW超臨、單爐膛、固態(tài)排渣鍋爐。發(fā)電機為哈爾濱電氣集團股份有限公司生產(chǎn)配套。

1 閉式水系統(tǒng)簡介及主要設(shè)備參數(shù)

我公司每臺機組閉式冷卻水系統(tǒng)設(shè)有2臺SLOW350-440B型冷卻水泵，為上海連成（集團）有限公司生產(chǎn)的單級雙吸臥式水平中開離心泵，每臺泵入口設(shè)置有3.0mm精度濾網(wǎng)，系統(tǒng)正常運行時一用一備，水源為來自高位膨脹水箱的除鹽水，水箱設(shè)計在主機房26米層，水箱容積10m3，鋼板焊接，其作用是向汽輪機、鍋爐、發(fā)電機的輔助設(shè)備提供冷卻水。水箱補水有除鹽水和凝結(jié)水兩路，正常情況下使用除鹽水補水。閉式水由輔機冷卻水冷卻，設(shè)計兩臺M30-FG型閉式水熱交換器，換熱器結(jié)構(gòu)為板式換熱，上海阿法拉伐公司生產(chǎn)，正常運行時一用一備，單臺傳熱面積780.3m2。

表1 閉式水泵及配套電機參數(shù)

2 設(shè)備投運后運行情況

公司#1機組設(shè)備自2010年11月開始陸續(xù)投入試運行，#1機組閉式水系統(tǒng)檢查完后投運，兩臺泵前后軸承振動均在0.10mm左右，運行一段時間后振動值有升高趨勢，在0.11-0.13mm左右。在11月至2月試運行過程中，由于振動超標(biāo)廠家先后兩次更換了兩臺泵的前后軸承，解體后檢查軸承滾珠有磨損跡象，軸承室內(nèi)潤滑脂顏色變黑，廠家解體檢修更換軸承后振動有所下降，但均超出設(shè)計值，廠家交代可以運行。#12閉式水泵振動歷史數(shù)據(jù)如下（截取10天數(shù)據(jù)，單位mm）。

表2

#2機組投運后兩臺泵的振動現(xiàn)象和#1機組的振動趨勢相似，兩臺泵各更換過一次軸承，軸承及潤滑脂和#1機組現(xiàn)象相似。兩臺機組完成168小時試運后，4臺閉式水泵振動基本在0.10mm左右運行，系統(tǒng)管道振動也較大。

3 原因分析及解決方法

引起泵振動的原因很多，一般情況下離心泵的振動有機械原因、水力方面原因以及其他綜合因素造成的振動。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的實際情況以及收集的振動數(shù)據(jù)，我們組織專業(yè)人員從設(shè)備、系統(tǒng)及運行方式等各方面進(jìn)行了分析，最終確定了檢修方向，在#1機組C級檢修過程中，徹底對兩臺泵進(jìn)行了檢修，修后振動值下降至0.06mm左右。主要從以下幾個方面進(jìn)行：

3.1 轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均衡 轉(zhuǎn)子的平衡是有其上各個部件（包括軸、葉輪、軸套、平衡盤等）的質(zhì)量平衡來達(dá)到的，由于水泵轉(zhuǎn)子質(zhì)量不均衡引起的水泵振動現(xiàn)象是最為常見原因之一。離心泵的葉輪或軸等轉(zhuǎn)動零件經(jīng)過長時間運轉(zhuǎn)后，由于磨損和腐蝕以及局部損壞等原因均可造成轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡。旋轉(zhuǎn)時就會使葉輪在高速運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生一個較大的離心力，導(dǎo)致泵振動，甚至是破壞性振動，其振動頻率和轉(zhuǎn)速一致，而振幅與負(fù)荷、吸入壓力大小無關(guān)，僅隨轉(zhuǎn)速變化而變化。當(dāng)泵檢修后，尤其是更換轉(zhuǎn)動部件以后，要重新做動平衡試驗，進(jìn)行校正，達(dá)到平衡才能消除振動。

3.2 汽機側(cè)閉式水系統(tǒng)管道晃度較大 按照系統(tǒng)設(shè)計，檢查系統(tǒng)支吊架安裝情況，閉式水系統(tǒng)管道支吊架設(shè)計符合設(shè)計要求，但是入口母管晃度較大（DN500），母管前后設(shè)計了三處吊架，入口母管晃度造成泵入口管道晃動，影響設(shè)備的正常運行。根據(jù)現(xiàn)場布置情況，在靠近立柱處設(shè)計了一處滑動固定支架，入口母管可以沿軸向自由膨脹，但限制其徑向晃動，以此改善了兩臺泵入口管道的晃動問題，保證了水泵入口管道在允許晃動范圍內(nèi)?；瑒又Ъ馨惭b后，入口管道晃動大為改善，水泵振動值下降約0.01mm左右。

3.3 泵入口管道布置問題 由于入口流體自立管垂直下落后對管道濾網(wǎng)進(jìn)行沖擊，加上濾網(wǎng)的節(jié)流作用和擴容會造成流體流場的紊亂，以至于影響到泵入口流體的水力模型，從而影響到泵的流量特性，引起水泵振動增加。我公司閉式水泵入口濾網(wǎng)為不銹鋼材質(zhì)，孔徑為0.3mm，通流倍率為1:3，通流面積較大，而且閉式水的水質(zhì)相對較為潔凈，系統(tǒng)進(jìn)入雜質(zhì)的可能性較小，可以排除造成濾網(wǎng)堵塞造成水泵振動的增加。在小修過程中，我們將#11閉式水泵的入口濾網(wǎng)取出而保留#12濾網(wǎng)，投入系統(tǒng)運行，濾網(wǎng)部位的管道振動略有下降，但是水泵本身振動幾乎沒有改變，切換至#12泵后無明顯區(qū)別。計劃下一步對泵入口管道進(jìn)行改進(jìn)，使流體平緩進(jìn)入，減緩泵入口沖擊力。

3.4 系統(tǒng)管道內(nèi)積存空氣 在#21閉式水泵的一次切換過程中，泵體排空打開后大約1min左右才開始排水，而在之前的啟動過程中，排空時間約20-30s，隨即對管道系統(tǒng)的高處排空點全部打開排氣，發(fā)現(xiàn)排空管道內(nèi)的水為乳白色，觀察1min后水質(zhì)變清，經(jīng)化驗確定為水中溶有空氣。沿爐側(cè)閉式水系統(tǒng)檢查發(fā)現(xiàn)，磨煤機、風(fēng)機及機側(cè)氫冷器冷卻水管道高處均無排空點，小修時對上述高處均加裝排空管道，啟泵前對系統(tǒng)進(jìn)行全面排空，啟動后水泵運行平穩(wěn)，振動下降約0.01-0.015mm。隨后要求發(fā)電部在設(shè)備運行過程中每周定期排空兩次，水泵振動未出現(xiàn)上升現(xiàn)象。

3.5 水泵基礎(chǔ)及與電機連接問題 閉式水泵和電機共用基礎(chǔ)底座，水泥基礎(chǔ)上安裝有200mm槽鋼基座，水泵和電機通過地腳螺栓安裝在槽鋼基座上，檢查中發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)槽鋼的振動達(dá)到0.10mm左右，我們采取了如下措施：

①在槽鋼側(cè)面處各加裝了四塊加強筋板（厚度20mm），采用滿焊焊接，加強基礎(chǔ)槽鋼的支撐強度。②槽鋼框架內(nèi)無填充物，將基礎(chǔ)水泥表面鑿出10-20mm密集麻坑，使用高標(biāo)號水泥砂漿灌漿，加強泵體基礎(chǔ)抗震能力。③將#12閉式水泵地腳螺栓、泵和電機聯(lián)軸器以及進(jìn)、出口法蘭松開，使泵處于自由狀態(tài)。隨后將泵出口管道支座焊口切割開檢查，發(fā)現(xiàn)出口管道抬高約20mm，我們將水泵和電機整體抬高，消除泵進(jìn)、出口法蘭錯口后，重新對出口管道和支座進(jìn)行焊接，減輕管道對泵體的附加作用力。④電機地腳螺栓處加裝的墊片數(shù)超標(biāo)，根據(jù)抬高量重新加工了地腳墊板，中心調(diào)整時使用的不銹鋼墊片均未超過三片，中心標(biāo)準(zhǔn)控制在0.03mm以內(nèi)。⑤閉式水泵聯(lián)軸器為剛性連接，連接螺栓加裝了減震圈，檢查發(fā)現(xiàn)部分減震圈已有破損痕跡，全部進(jìn)行了更換。

4 結(jié)論

通過以上工作，水泵啟動后振動值下降了0.03-0.05mm左右，且進(jìn)出口管道振動也明顯改善。下一步計劃在水泵的入口管道處加裝膨脹節(jié)，以進(jìn)一步改善管道對泵體振動的影響。根據(jù)對#12閉式水泵的改進(jìn)工作，對其他三臺水泵也進(jìn)行了上述處理，泵振動值均下降了0.05mm左右，且再未更換過軸承，大大提高了設(shè)備的安全性和經(jīng)濟性。為了預(yù)防閉式水泵振動過大，除了在泵的設(shè)計、管路施工和調(diào)試等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制外，在日常維護過程中需要嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備輪換制度，定期對前后軸承室油脂進(jìn)行檢查和更換，保證軸承的潤滑良好。日常巡檢注意水泵地腳螺栓檢查，發(fā)現(xiàn)松動立即處理，水泵切換后檢查聯(lián)軸器減震墊圈，必要時更換?？傊?，通過日常精心維護和設(shè)備的定修，可以保證設(shè)備的安全可靠運行。

[1]《SLOW系列中開蝸殼式離心泵》說明書.

[2]安連鎖.泵與風(fēng)機[M].中國電力出版社,2001:2-9.

[3]李玉柱,苑明順.流體力學(xué)[M].清華大學(xué)出版社,1997:52-71.