高壓鍋爐給水泵的振動分析及處理方法

□于樹陽　□李　猛　□韋　雪　□劉方旭

沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司　沈陽　110869

高壓鍋爐給水泵的振動分析及處理方法

□于樹陽□李猛□韋雪□劉方旭

沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司沈陽110869

通過對某電廠300 MW機(jī)組高壓鍋爐給水泵運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動現(xiàn)象進(jìn)行分析研究和處理，同時(shí)結(jié)合其它產(chǎn)品，綜合論述了泵振動原因及處理方法，對設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)起到指導(dǎo)性的作用。

高壓鍋爐給水泵是火電機(jī)組中最重要的輔機(jī)設(shè)備之一，是保證電廠穩(wěn)發(fā)、滿發(fā)、高效的主要設(shè)備，其安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。在高壓鍋爐給水泵經(jīng)常出現(xiàn)的故障中，振動是最多見的［1-10］，其振動原因也是最復(fù)雜的，所以分析振動產(chǎn)生的原因、現(xiàn)象并尋求解決方法顯得格外重要。通過對某電廠300MW機(jī)組高壓鍋爐給水泵運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，從多個(gè)角度綜合論述了振動原因及處理方法，希望對高壓鍋爐給水泵（或同類旋轉(zhuǎn)機(jī)械）的運(yùn)行維護(hù)有所幫助，高壓鍋爐給水泵結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1　泵振動原因分析

1.1泵現(xiàn)場運(yùn)轉(zhuǎn)振動測試情況

某電廠300 MW機(jī)組配A、B、C三臺高壓鍋爐給水泵，兩運(yùn)一備，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)B泵振動超標(biāo)，主要表現(xiàn)在驅(qū)動側(cè)，如圖2所示。

圖1　高壓鍋爐給水泵結(jié)構(gòu)

1.2泵振動原因分析

（1）波德圖分析：由圖2可知，在0～4 800 r/min范圍內(nèi)，驅(qū)動側(cè)水平振動隨轉(zhuǎn)速的增加一直呈上升趨勢，之間沒有明顯峰值。振動在4 800 r/min時(shí)達(dá)到最大，說明泵組在0～4 800 r/min之間不存在共振現(xiàn)象。

圖2　驅(qū)動側(cè)軸承振動啟動升速波德圖

（2）振動數(shù)據(jù)分析：由表1可知，在4 800 r/min時(shí)，驅(qū)動側(cè)振動烈度為12.8 mm/s，非驅(qū)動側(cè)振動烈度為6.45 mm/s，從量值上看軸承振動烈度已超標(biāo)。

表1　振動情況列表

1.3分析結(jié)果

（2）軸承振動除由不平衡引起外，還受非轉(zhuǎn)頻激振力影響，如：基礎(chǔ)、管道振動；中心位移、水力因素和軸承間隙及不穩(wěn)固。

1.4振動處理方法［11-12］

（1）消除不平衡，對轉(zhuǎn)子不平衡量配重，配重后驅(qū)動側(cè)軸承振動烈度由12.8 mm/s降至8.9 mm/s，非驅(qū)動側(cè)振動烈度由6.45 mm/s降至2.2 mm/s。

（2）消除非轉(zhuǎn)頻激振力，經(jīng)檢測排查，對泵組軸中心對中及軸瓦間隙進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。

經(jīng)上述處理，在正常工作范圍內(nèi)經(jīng)過再循環(huán)及帶負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行工況下考核，振動烈度＜4.5 mm/s，滿足DCS系統(tǒng)振動烈度保護(hù)要求。

2　綜述

對于高壓鍋爐給水泵，由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)引起振動的原因很多，主要有以下幾方面。

2.1基礎(chǔ)不穩(wěn)產(chǎn)生的振動

觀察到上述問題，筆者在學(xué)校有關(guān)部門的支持下，針對高中生如何進(jìn)行有效的物理糾錯(cuò)這一問題進(jìn)行了初步的研究，并得出了一些成果，為了驗(yàn)證其可行性，筆者在任教的高三班級中做了初步的嘗試，就日常教學(xué)感受以及今年高考的情況來看，結(jié)果令人欣慰，主要體現(xiàn)在，教學(xué)過程中，師生的壓力都有所減輕，學(xué)生養(yǎng)成了主動糾錯(cuò)的習(xí)慣，物理學(xué)習(xí)的積極性得到了提升，教師能夠獲得學(xué)生學(xué)習(xí)的真實(shí)情況信息，教學(xué)效率得到了提高，在最后的高考中，班級的表現(xiàn)也比較喜人.下面，筆者就簡要談?wù)勛约横槍ι鲜鰡栴}采取了哪些措施.

基礎(chǔ)不穩(wěn)、松動或下沉可以產(chǎn)生振動，如果基礎(chǔ)的固有頻率與鍋爐給水泵的轉(zhuǎn)速貼近或一致，還會產(chǎn)生共振。這種振動的主要特征是：常見1倍和2倍工頻；主要振幅在水平和垂直方向，多在泵軸或軸承體處。消除這種振動的方法是對基礎(chǔ)進(jìn)行加固或重新打基礎(chǔ)。

2.2驅(qū)動機(jī)引起的振動

電動機(jī)或小汽輪機(jī)是給水泵的驅(qū)動設(shè)備，如果驅(qū)動機(jī)的振動超標(biāo)，這種振動通常會通過聯(lián)軸器甚至基礎(chǔ)傳遞給高壓鍋爐給水泵，從而使給水泵產(chǎn)生振動。這種振動的主要特征與驅(qū)動機(jī)振動特征基本一致，消除這種振動的方法是消除驅(qū)動機(jī)的振動。

2.3管路系統(tǒng)產(chǎn)生的振動

管路系統(tǒng)作用在給水泵上的外力過大，使給水泵發(fā)生振動。這種振動的主要特征是：多見于2倍工頻，主要振幅多見于軸向，也見于水平和垂直方向。消除方法是重新設(shè)計(jì)管路系統(tǒng)，盡量減小作用在泵體上的外力。

另外，管路系統(tǒng)支撐不牢也會產(chǎn)生振動，這個(gè)振動會直接傳導(dǎo)給給水泵，使泵也產(chǎn)生振動。這種振動的主要特征是：各種頻率均可能發(fā)生，但多見于低頻振動；振幅在水平、垂直和軸向均有，較多見于水平方向；主要振幅多在管道、泵體和基礎(chǔ)上。消除這種振動的方法是對管路系統(tǒng)進(jìn)行加固。

2.4安裝時(shí)找正精度不夠產(chǎn)生的振動

在安裝過程中，如果驅(qū)動機(jī)與給水泵的對中不能滿足要求，或是正式運(yùn)轉(zhuǎn)后泵體溫度升高產(chǎn)生了熱位移，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子對中出現(xiàn)較大偏差，也會產(chǎn)生振動。這種振動的主要特征是：多見于2倍工頻，也有1倍工頻；主要振幅常見于軸向和水平方向，主要振幅位置為聯(lián)軸器和泵軸。消除這種振動的方法是：嚴(yán)格按照安裝規(guī)范操作，保證轉(zhuǎn)子的對中精度；由于泵體熱位移產(chǎn)生的對中偏差，可以在找正時(shí)考慮熱位移值。

2.5水力沖擊產(chǎn)生的振動

汽蝕產(chǎn)生的振動：給水泵在發(fā)生汽蝕時(shí)，會產(chǎn)生劇烈的振動和噪聲，這種振動的主要特征是次低頻振動。主要振幅在水平和垂直方向，主要振幅位置在泵體吸入側(cè)、基礎(chǔ)和管道。消除這種振動的方法是提高泵吸入口壓力，通過對除氧器加壓的方式提高泵吸入口壓力。

壓力脈動產(chǎn)生的振動：給水泵在低于最小流量工況長時(shí)間運(yùn)行時(shí)，會導(dǎo)致泵體內(nèi)流場狀態(tài)惡化，甚至在局部區(qū)域產(chǎn)生回流或負(fù)壓區(qū)，并沿圓周方向旋轉(zhuǎn)。由此產(chǎn)生的壓力脈動使泵的壓力和流量出現(xiàn)交錯(cuò)變化，使泵及其壓力管路產(chǎn)生劇烈振動。消除這種振動的方法是：避免在小流量工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，科學(xué)布置管路系統(tǒng)，避免管路系統(tǒng)留存空氣并合理排氣。

水力沖擊產(chǎn)生的振動：給水泵運(yùn)行時(shí)，高溫高壓水在通過葉輪、導(dǎo)葉進(jìn)入到下一級的流動過程中，會產(chǎn)生水力沖擊，而且沖擊程度與泵體的參數(shù)和轉(zhuǎn)速等有關(guān)。當(dāng)這一水力脈沖傳導(dǎo)給管路或基礎(chǔ)時(shí)，就產(chǎn)生振動。消除這種振動的方法是從泵的設(shè)計(jì)階段考慮，合理布置葉片位置，選取合理的分水角間隙等。

2.6機(jī)械故障產(chǎn)生的振動

在給水泵運(yùn)行過程中，熱膨脹不均、軸向位移過大都會導(dǎo)致動靜刮擦，從而產(chǎn)生振動。軸瓦與軸配合間隙不當(dāng)、頂部與軸承蓋之間預(yù)緊力不夠也會產(chǎn)生振動。消除這種振動的方法是解體檢修更換磨損件，調(diào)整間隙及預(yù)緊力。

2.7支撐不穩(wěn)產(chǎn)生的振動

泵底座剛度不夠會產(chǎn)生振動。另外，調(diào)整泵中心時(shí)可能會在泵本體與底座間放調(diào)整墊片，墊片數(shù)量過多，也會導(dǎo)致振動。消除這種振動的方法是加強(qiáng)底座剛度，增加加強(qiáng)筋，減少墊片數(shù)量，增強(qiáng)穩(wěn)固性。

2.8轉(zhuǎn)子動平衡不合格引起的振動

泵轉(zhuǎn)子動平衡不合格極易引起振動，這種振動的主要特征是：多見于1倍工頻；主要振幅位于水平和垂直方向。消除這種振動的方法是解體重新做動平衡，提高動平衡精度，或現(xiàn)場找正進(jìn)行配重，滿足動平衡精度要求。

3　結(jié)束語

振動原因非常復(fù)雜，振源也很難確定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，建議按照以下方法尋找振源：先外圍后中心；先系統(tǒng)后本體。首先從外圍的基礎(chǔ)、管道系統(tǒng)等入手，排查外部原因。然后從設(shè)備自身尋找，排查內(nèi)部原因。找到若干個(gè)可疑點(diǎn)，依據(jù)頻譜特征和以上所述振動特性進(jìn)行判斷排除，直到找到故障點(diǎn)。頻譜分析的特征圖形包括：波德圖、極坐標(biāo)圖、軸心動態(tài)軌跡、軸心靜態(tài)軌跡、頻譜圖、瀑布圖、級聯(lián)圖和趨勢圖。

綜上所述，引起高壓鍋爐給水泵振動的原因是多方面的。在實(shí)際的運(yùn)行維護(hù)中，務(wù)必嚴(yán)格執(zhí)行檢修及安裝工藝才能從根本上避免故障的發(fā)生；出現(xiàn)問題后，要具體情況具體分析，因?yàn)槎鄶?shù)振動的特征不是單一的，而是多個(gè)特征的疊加，需要通過多方數(shù)據(jù)綜合分析才能確定。

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Through analysis and treatment of the generated vibration during running of high pressure boiler feed pump of a 300 MW unit in a generating station while combining with other products，all possible causes and treatment processes of the pump vibration are addressed with an attempt to play a guiding role in equipment operation and maintenance.

高壓鍋爐給水泵；振動；原因分析；處理方法

High Pressure Boiler Feed Pump；Vibration；Analysis ofCauses；Treatment Process

TH311

A

1672-0555（2016）02-020-03

2015年12月

于樹陽（1981—），男，本科，工程師，主要從事水泵設(shè)計(jì)工作