淺談火電廠給水泵振動(dòng)原因及處理方法

陸佳君

（中國電建集團(tuán)上海能源裝備有限公司，上海 201316）

火電廠在給水泵的管理工作中應(yīng)結(jié)合振動(dòng)問題的發(fā)生原因，選擇最佳的處理手段和方式方法，不斷優(yōu)化給水泵的運(yùn)行形勢與機(jī)制， 保證在給水泵安全穩(wěn)定運(yùn)作的情況下維護(hù)火電廠發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 達(dá)到預(yù)期管理和維護(hù)工作目的。

1 火電廠給水泵振動(dòng)問題分析

振動(dòng)主要就是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行期間經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題， 振動(dòng)幅度較小的情況下不會(huì)對(duì)機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，但是如果振動(dòng)幅度很大，就會(huì)導(dǎo)致整體機(jī)組的運(yùn)行受到威脅。 火電廠中給水泵屬于核心部件，一旦出現(xiàn)振動(dòng)問題，就會(huì)導(dǎo)致整體系統(tǒng)受到影響，一般情況下火電廠中給水泵出現(xiàn)振動(dòng)問題的特點(diǎn)表現(xiàn)為：諧波性振動(dòng)、次諧波性振動(dòng)、低頻性振動(dòng)、工頻性振動(dòng)、高頻性振動(dòng)等等，還可能會(huì)出現(xiàn)與頻率沒有關(guān)系的振動(dòng)問題。 從振動(dòng)方向來講，存在徑向類型、水平類型、垂直類型、軸向類型等，從誘因方面而言，主要就是自由性、受迫性、自激性、隨機(jī)性等等，在給水泵發(fā)生振動(dòng)問題之后，會(huì)出現(xiàn)軸心軌跡方面的變化，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致整體系統(tǒng)受到影響。 對(duì)于給水泵的振動(dòng)故障，通常情況下，轉(zhuǎn)子失衡原因、轉(zhuǎn)子不對(duì)中原因所誘發(fā)的振動(dòng)有相似之處，都屬于正弦類型的振動(dòng)波形，并且軸心的軌跡都呈現(xiàn)出橢圓形，有工頻、高頻性的振動(dòng)頻率，不會(huì)因?yàn)殡娏鲄?shù)發(fā)生改變、機(jī)組負(fù)荷發(fā)生改變而出現(xiàn)變化，和給水泵本身的轉(zhuǎn)速存在直接的聯(lián)系。 而在支撐系統(tǒng)發(fā)生故障問題或者是流體流動(dòng)異常的情況下，振動(dòng)頻率不會(huì)在轉(zhuǎn)速變化的情況下出現(xiàn)改變， 具有頻率固有性的特點(diǎn)，工頻方面的分量數(shù)值很小，有著突發(fā)性的特點(diǎn)。 可見不同原因所引發(fā)的給水泵振動(dòng)特點(diǎn)不同，應(yīng)按照發(fā)生問題的原因與具體狀況來進(jìn)行防治[1]。

2 火電廠給水泵振動(dòng)原因與處理方法

為預(yù)防火電廠給水泵振動(dòng)問題帶來影響，應(yīng)全面分析發(fā)生問題的原因，采用相應(yīng)的處理方法，以此來維護(hù)給水泵的正常運(yùn)行。 主要原因與處理方法如下：

2.1 轉(zhuǎn)子失衡與不對(duì)中原因和處理方法

1）發(fā)生原因。 火電廠中的給水泵，在轉(zhuǎn)子失衡的狀況下所出現(xiàn)的振動(dòng)問題，臨界轉(zhuǎn)速以下的振幅會(huì)在轉(zhuǎn)速加快的情況下增加，臨界轉(zhuǎn)速以上的振幅則在轉(zhuǎn)速增加的過程中趨于相對(duì)平穩(wěn)的數(shù)據(jù)值，和臨界轉(zhuǎn)速相互接近的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)共振的現(xiàn)象，且振幅會(huì)達(dá)到最高的峰值狀態(tài)。 發(fā)生振動(dòng)問題的激勵(lì)，主要就是轉(zhuǎn)子的橫截面質(zhì)心連接和各個(gè)截面之間的幾何中心點(diǎn)之間不能重合，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子實(shí)際旋轉(zhuǎn)期間，截面離心力形成空間連續(xù)力系，使得二維曲線成為連續(xù)性的三維曲線，在轉(zhuǎn)速較高的情況下，就算是質(zhì)量偏心較小，也會(huì)出現(xiàn)很大程度的離心力，此期間離心力系與轉(zhuǎn)子擾度曲線具有旋轉(zhuǎn)性的特點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)子的速度相等，會(huì)出現(xiàn)工頻振動(dòng)的現(xiàn)象，如果不能合理控制，很容易出現(xiàn)葉輪葉片磨損現(xiàn)象、軸彎曲現(xiàn)象等等。 對(duì)于轉(zhuǎn)子中心不對(duì)稱原因來講，就是在中心不對(duì)稱的情況下軸承油膜壓力開始出現(xiàn)反方向的變化，出現(xiàn)軸向類型或是徑向類型的振動(dòng)問題，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)軸承損壞的現(xiàn)象。 轉(zhuǎn)子不對(duì)稱問題的發(fā)生， 主要是在制造環(huán)節(jié)或是安裝環(huán)節(jié)出現(xiàn)誤差，或是運(yùn)行環(huán)境不良，轉(zhuǎn)子不能均勻受熱，零部件有熱膨脹現(xiàn)象或是扭曲的現(xiàn)象，引發(fā)轉(zhuǎn)子不對(duì)中的現(xiàn)象，最終出現(xiàn)振動(dòng)問題[2]。

2）處理措施。 在采購轉(zhuǎn)子材料環(huán)節(jié)中，應(yīng)保證規(guī)格符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，安裝之前開展一系列的調(diào)試活動(dòng)，執(zhí)行動(dòng)靜平衡性的測試工作，利用有效的監(jiān)測方式明確轉(zhuǎn)子是否出現(xiàn)失衡現(xiàn)象，在不出現(xiàn)失衡問題的情況下才能安裝。 與此同時(shí)，還需明確有無不對(duì)中的現(xiàn)象，開展旋轉(zhuǎn)中心的定位工作，使其在后續(xù)運(yùn)行中不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)問題。 如果已經(jīng)發(fā)生了振動(dòng)現(xiàn)象，就要對(duì)轉(zhuǎn)子材料進(jìn)行更換，在更換的過程中開展旋轉(zhuǎn)中心定位工作與動(dòng)靜平衡試驗(yàn)工作，保證不會(huì)再次發(fā)生同樣的問題。 此外， 還需控制轉(zhuǎn)子運(yùn)行溫度，預(yù)防出現(xiàn)受熱不均勻的現(xiàn)象，以免引發(fā)變形問題或是其他中心偏離問題。尤其應(yīng)注意的是，做好管路的維修處理工作，在減小管路重量的情況下預(yù)防出現(xiàn)壓損現(xiàn)象，降低管路膨脹推力，以此來維護(hù)轉(zhuǎn)子的高質(zhì)量運(yùn)行。

2.2 動(dòng)靜配合問題的原因和處理措施

1）發(fā)生原因。 給水泵轉(zhuǎn)子與相關(guān)的靜止零部件之間所存有的間隙消失，出現(xiàn)動(dòng)靜碰撞、磨擦的現(xiàn)象，不能保證動(dòng)靜的合理配合， 出現(xiàn)振動(dòng)問題。 此類振動(dòng)故障多為工頻，但是在信號(hào)之內(nèi)還可能有削波的現(xiàn)象，振動(dòng)幅度與相位都有著一定的波動(dòng)特點(diǎn)，如果不能合理控制，很容易會(huì)引發(fā)急劇振動(dòng)的問題，波動(dòng)的時(shí)間周期很長。 從實(shí)際情況來講，在轉(zhuǎn)子與靜止零部件相互碰撞和磨擦的過程中，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的振動(dòng)形式發(fā)生變化， 對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)行產(chǎn)生限制性的影響，也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子中有很大的法向力和切向力，尤其是在磨擦的過程中會(huì)導(dǎo)致零部件磨損， 局部位置的熱量過高，使得轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱彎曲的現(xiàn)象，對(duì)轉(zhuǎn)子剛度、特定性的頻率產(chǎn)生影響，使得軸系部分穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)自激類型的振動(dòng)問題[3]。

2） 處理措施。 在發(fā)生振動(dòng)故障之前應(yīng)定期開展轉(zhuǎn)子與靜止零部件間隙的檢查工作， 以免因?yàn)殚g隙消失而出現(xiàn)振動(dòng)問題。 在出現(xiàn)故障之后，應(yīng)該對(duì)轉(zhuǎn)子和靜止部件進(jìn)行拆卸處理，按照有關(guān)間隙標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定間隙空間，保證轉(zhuǎn)子和靜止部件之間相互平衡的運(yùn)作，有著一定的間隙，不會(huì)出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象或是磨擦現(xiàn)象，確保系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 支撐故障的原因與處理措施

1）發(fā)生原因。 對(duì)于火電廠而言，給水泵支撐系統(tǒng)主要由軸承座部分、基礎(chǔ)底座部分、臺(tái)板部分所組合而成，此類系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性對(duì)整體給水泵的安全性產(chǎn)生直接影響。 一般情況下支撐系統(tǒng)發(fā)生故障問題的原因就是缺少足夠的剛度，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)質(zhì)量不好，引發(fā)小幅度的振動(dòng)，在這些振動(dòng)頻率和其他的不平衡激振力頻率之間相互重合的情況下就會(huì)出現(xiàn)共振的現(xiàn)象， 導(dǎo)致給水泵結(jié)構(gòu)的振動(dòng)問題更加嚴(yán)重， 出現(xiàn)一定的損失。 從支撐系統(tǒng)的情況來講，影響剛度最主要的原因就是連接、結(jié)構(gòu)等剛度存在問題，尤其是連接剛度，在剛度不足的情況下會(huì)導(dǎo)致軸承底座、臺(tái)板相互之間的連接穩(wěn)定性降低，引發(fā)振動(dòng)問題。 與此同時(shí)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)質(zhì)量不合格，會(huì)導(dǎo)致底座出現(xiàn)螺絲松動(dòng)的現(xiàn)象、基礎(chǔ)下沉的現(xiàn)象，導(dǎo)致給水泵運(yùn)作期間出現(xiàn)振動(dòng)的問題[4]。

2）處理措施。 對(duì)于此類原因所引發(fā)的振動(dòng)問題來講，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行支撐系統(tǒng)中軸承座、基礎(chǔ)底座、臺(tái)板方面連接剛度的控制，通過檢測分析明確連接剛度是否存在問題，然后進(jìn)行維修和處理。 同時(shí)還需強(qiáng)化對(duì)底座剛度的控制，預(yù)防出現(xiàn)下沉現(xiàn)象或是螺絲松動(dòng)的現(xiàn)象， 從根本上解決振動(dòng)問題。 在此期間還應(yīng)該定期開展支撐系統(tǒng)的故障檢查工作、維修工作與維護(hù)管理工作，以免支撐系統(tǒng)發(fā)生故障問題而出現(xiàn)振動(dòng)的現(xiàn)象。

2.4 流體流動(dòng)異常的原因與處理措施

1） 發(fā)生原因。 火電廠的生產(chǎn)領(lǐng)域中給水泵主要是將原動(dòng)機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)變成為流體輸送方面的機(jī)械能， 屬于流體性的機(jī)械設(shè)備， 在運(yùn)行期間經(jīng)常會(huì)因?yàn)榻o水泵內(nèi)部或者是管路之內(nèi)的流體流動(dòng)異常而發(fā)生振動(dòng)問題[5]。 對(duì)于流體流動(dòng)異常原因所引發(fā)的振動(dòng)現(xiàn)象，主要是流體不能正常性的流動(dòng)，發(fā)生的原因就是給水泵系統(tǒng)、管路系統(tǒng)的質(zhì)量不符合要求，再加上火電廠中的給水泵會(huì)受到一定程度的水力沖擊或者是汽蝕，如果導(dǎo)葉和動(dòng)葉的位置、方向相同，那么葉片和葉輪就會(huì)在水力的沖擊之下出現(xiàn)一定的振動(dòng)，振動(dòng)頻率和給水泵、管路頻率相互重合的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)共振的現(xiàn)象，與此同時(shí)，對(duì)于汽蝕來講，屬于反復(fù)性沖擊的過程，也存在凝結(jié)的過程，會(huì)發(fā)出一定的脈動(dòng)力，在其頻率和其他頻率相互重合的情況下會(huì)出現(xiàn)幅度很高的振動(dòng)力，對(duì)給水泵的運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

2）處理措施。為解決流體流動(dòng)異常所引起的振動(dòng)故障問題，在檢修工作中應(yīng)針對(duì)給水泵系統(tǒng)、管路系統(tǒng)的質(zhì)量進(jìn)行檢查，明確有無質(zhì)量不符合規(guī)定的現(xiàn)象，確保具有一定的耐水沖擊性能、耐汽蝕性能，這樣才能在特殊的環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。 同時(shí)還需檢查導(dǎo)葉和動(dòng)葉的具體位置，按照情況調(diào)整位置，以免出現(xiàn)振動(dòng)的問題[6]。

除了上述幾點(diǎn)引發(fā)給水泵振動(dòng)問題原因之外，還可能會(huì)因?yàn)橛湍ふ駝?dòng)或者是原動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障問題而發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，因此在火電廠的相關(guān)設(shè)備檢查維修工作中應(yīng)按照不同的振動(dòng)原因開展針對(duì)性處理工作。 與此同時(shí)，還需定期開展振動(dòng)檢測工作與分析工作，采用模糊診斷技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)、人工免疫診斷技術(shù)等開展振動(dòng)故障問題的診斷工作，明確發(fā)生故障的原因和具體情況，采用優(yōu)化性、針對(duì)性的手段來防治問題，確保給水泵系統(tǒng)能夠安全運(yùn)作以及穩(wěn)定運(yùn)行，形成良好的控制模式，使得給水泵的運(yùn)行能夠滿足火電廠的生產(chǎn)管理需求。

3 結(jié)語

綜上所述，在火電廠生產(chǎn)的過程中給水泵可能會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子不對(duì)中、轉(zhuǎn)子不合理而出現(xiàn)振動(dòng)問題，也可能會(huì)因?yàn)閯?dòng)靜部分不能合理配合、 流體流動(dòng)異常等發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)整體給水泵系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。 所以在火電廠發(fā)展期間應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行給水泵振動(dòng)問題發(fā)生原因的分析研究， 總結(jié)相應(yīng)的振動(dòng)問題防控與處理經(jīng)驗(yàn)，采用有效舉措來提升給水泵的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。