火力發(fā)電廠高壓給水泵振動(dòng)的原因分析及預(yù)防

武建偉

摘 要：文章主要從系統(tǒng)的布置、運(yùn)行及設(shè)備檢修的角度介紹了給水泵的振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象?？茖W(xué)分析了造成故障的原因，并制定解決問(wèn)題的方案，為設(shè)備使用及維護(hù)保養(yǎng)部門提供更多可借鑒的資料。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；給水泵；振動(dòng)

中圖書分類號(hào)：TH311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）32-0133-02

1 系統(tǒng)布局及運(yùn)行原因分析

鍋爐高壓給水泵是火力發(fā)電廠的重要輔機(jī)。其在給水系統(tǒng)中的布置可分為四種方案：其一，50%容量汽泵或電泵2臺(tái)，25%～30%容量啟動(dòng)電泵1臺(tái)；其二，50%容量汽泵2臺(tái)，50%容量啟動(dòng)（備用）電泵1臺(tái)；其三，100%容量汽泵1臺(tái)，100%容量啟動(dòng)（備用）電泵1臺(tái)；其四，100%容量汽泵1臺(tái)，30%～50%容量啟動(dòng)電泵1臺(tái)。如圖1所示是其中較為典型的布置方案之一。現(xiàn)就其典型的方案三（100%容量汽泵1臺(tái)，100%容量啟動(dòng)電泵1臺(tái)）為例來(lái)做一下簡(jiǎn)單的分析。

根據(jù)相關(guān)給水系統(tǒng)圖可看出導(dǎo)致給水泵振動(dòng)的根本原因是給水泵內(nèi)部介質(zhì)水汽化所致。泵內(nèi)的汽液兩相狀態(tài)，對(duì)于水泵的沖擊主要表現(xiàn)為振動(dòng)和機(jī)噪音。而預(yù)防介質(zhì)水汽化的主要措施有：其一，設(shè)備運(yùn)行中要監(jiān)視給水泵組的給水進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞情況，避免濾網(wǎng)出現(xiàn)超差現(xiàn)象；其二，防止和預(yù)防前置泵動(dòng)力源的丟失；其三，除氧器壓力下降過(guò)大時(shí)（前置泵進(jìn)口給水壓力小于其要求溫度對(duì)應(yīng)的飽和溫度），泵組進(jìn)口介質(zhì)水汽化，所以要盡量保持除氧水箱在設(shè)定壓力下的穩(wěn)壓運(yùn)行；其四，給水泵在運(yùn)行操作過(guò)程中，要避免出現(xiàn)急劇升速（如：鍋爐出現(xiàn)嚴(yán)重缺水或事故異常情況下）導(dǎo)致進(jìn)口出現(xiàn)相對(duì)“負(fù)壓”狀態(tài)；其五，給水泵在設(shè)備啟動(dòng)、停止、機(jī)組事故及其它事故狀況下，避免出口門開(kāi)度過(guò)?。ɑ蜿P(guān)閉）及再循環(huán)開(kāi)度過(guò)?。ɑ蜿P(guān)閉）的狀態(tài)。

2 給水泵設(shè)備本身原因分析

①給水泵中心偏差超標(biāo)。給水泵組的中心偏差在整個(gè)給水泵振動(dòng)治理中有著舉足輕重的作用，其數(shù)值的測(cè)定可參考圖2來(lái)實(shí)施。

計(jì)算方法為：

端面：上下張口=（a2-a4）/2，左右張口=（a1-a4）/2；

圓周：高低位移=（b2-b4）/2，左右位移=（b1-b4）/2；

前地腳的移動(dòng)量為：端面偏差×（前地腳距對(duì)輪距離/對(duì)輪直徑）+圓周偏差；

后地腳的移動(dòng)量為：端面偏差×（后地腳距對(duì)輪距離/對(duì)輪直徑）+圓周偏差。

計(jì)算中要特別注意數(shù)據(jù)的正負(fù)，否則會(huì)適得其反。

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，給水泵轉(zhuǎn)速在3000>n≥1500 r/min時(shí)，中心誤差徑向≤0.06 mm，端面≤0.04 mm；轉(zhuǎn)速在n≥3000 r/min時(shí)，中心誤差徑向≤0.04 mm，端面≤0.03 mm；轉(zhuǎn)速在n≥5000 r/min時(shí)，中心誤差徑向

≤0.03 mm，端面≤0.02 mm。計(jì)算中要特別注意數(shù)據(jù)的正負(fù)，否則會(huì)適得其反。給水泵中心的偏差，不管機(jī)組處于熱態(tài)還是冷態(tài)，其對(duì)輪中心的偏差值原則上以廠家要求的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

②給水泵承受外力過(guò)大。給水泵基礎(chǔ)及其支架是座于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上的，水泵本體接有出口管、再循環(huán)管、抽頭管、進(jìn)水管等。水泵在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后可能會(huì)導(dǎo)致泵體管道變形、管道支吊架老化等，這些都會(huì)導(dǎo)致管道及水泵受力情況發(fā)生變化等。如果泵體受力過(guò)大，以至于水泵轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)遭到破壞，就要對(duì)支吊架進(jìn)行更換或者改造。但是，管道的變形過(guò)大且管道本身相關(guān)設(shè)備補(bǔ)償不過(guò)來(lái)的話，就要將泵體與管道系統(tǒng)斷開(kāi)，釋放管道變形。然后對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行重新的校正以消除管道對(duì)給水泵帶來(lái)的拉（壓）力。

③給水泵軸承損壞。對(duì)于軸承損壞預(yù)防及處理的措施主要有以下幾種：其一，盡量避免給水泵急加速的現(xiàn)象或者在設(shè)計(jì)供油節(jié)流孔板時(shí)要充分考慮這種情況下的供油量問(wèn)題。其二，對(duì)于聯(lián)軸器中間有短節(jié)的對(duì)輪，其對(duì)輪間距的大小要符合生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)。其三，在設(shè)備檢修期間對(duì)軸承進(jìn)行檢查，查看軸承是否出現(xiàn)磨損超標(biāo)、鎢金脫胎、鎢金老化、基架變形、軸承接觸角及接觸面超標(biāo)等情況。關(guān)注軸承的使用年限必要時(shí)進(jìn)行更換。其四，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)要經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢，軸承有異音或振動(dòng)超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)要停止設(shè)備的運(yùn)行查找原因，直至消除隱患。

④給水泵出口導(dǎo)葉定位銷損壞。如果給水泵的出口導(dǎo)葉與殼體的固定定位銷出現(xiàn)松動(dòng)的話，設(shè)備在運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)：設(shè)備出口壓力低于正常運(yùn)行時(shí)的壓力；設(shè)備本體振動(dòng)有發(fā)展的趨勢(shì)。如果出現(xiàn)定位銷松動(dòng)損壞現(xiàn)象的話，只有對(duì)設(shè)備進(jìn)行解體大修才能消除缺陷；設(shè)備檢修時(shí)要保證有可靠的檢修質(zhì)量，級(jí)間的密封墊要密封嚴(yán)密、定位銷與孔的配合要合乎要求、級(jí)間動(dòng)靜體的檢修安裝質(zhì)量要有高的標(biāo)準(zhǔn)，這些都可降低出口及級(jí)間定位銷松動(dòng)的幾率。

⑤給水泵機(jī)械密封內(nèi)循環(huán)冷卻水形成高頻振動(dòng)。給水泵在運(yùn)行之前要對(duì)機(jī)械密封內(nèi)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排放空氣，直至能排出連續(xù)不斷的水流為準(zhǔn)。這樣可以保證冷卻水內(nèi)循環(huán)時(shí)，其管道系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)樗杏锌諝獾拇嬖诙拐駝?dòng)加劇。

⑥給水泵泵體動(dòng)靜摩擦及機(jī)械密封損壞。給水泵泵體的動(dòng)靜部分損壞有兩種：第一種是使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致，此現(xiàn)象可對(duì)部件進(jìn)行定期的更換加以解決；第二種是由于設(shè)備的不正常運(yùn)行造成：冷卻水水溫過(guò)高（超過(guò)要求）導(dǎo)致摩擦面工作狀況惡劣，縮短了使用壽命，可通過(guò)降低冷卻水溫度來(lái)解決；設(shè)備運(yùn)行時(shí)軸竄過(guò)大或頻率過(guò)快，對(duì)摩擦面造成了沖擊，可通過(guò)消除軸竄來(lái)解決；摩擦面端動(dòng)超標(biāo)加劇磨損，可通過(guò)校正或更換部件來(lái)加以解決。

⑦給水泵轉(zhuǎn)子不平衡。設(shè)備檢修后，水泵轉(zhuǎn)子有可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)體的動(dòng)、靜不平衡。當(dāng)然，設(shè)備在運(yùn)行中也會(huì)出現(xiàn)不平衡（這種可能性相對(duì)要低）。小部分的不平衡可以在設(shè)備外部采取平衡措施來(lái)進(jìn)行消除。但是，很多的時(shí)候要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行解體檢修、測(cè)量、校對(duì)來(lái)消除轉(zhuǎn)子存在的靜不平衡和動(dòng)不平衡。一般情況下設(shè)備發(fā)生不平衡的原因，大多是設(shè)備故障或檢修時(shí)更換的葉輪本身存在不平衡引起。這些都可以直接對(duì)葉輪進(jìn)行處理后，就可消除設(shè)備的缺陷

⑧動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置工作異常。由于水泵與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置大多采用硬連接或者半撓性連接，如果驅(qū)動(dòng)裝置（小汽輪機(jī)或者偶合器）的振動(dòng)超標(biāo)及軸向沖擊力過(guò)大，就會(huì)把振動(dòng)通過(guò)聯(lián)軸器傳遞給水泵轉(zhuǎn)子。防止的主要方法就是通過(guò)檢修、改造等各種措施努力使動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置恢復(fù)正常，這樣才能排除其對(duì)給水泵的影響。

⑨水泵轉(zhuǎn)子彎曲。由于金屬都有熱脹冷縮的性質(zhì)，在不同的溫度其膨脹量是不同的。如果水泵轉(zhuǎn)子上下溫差超過(guò)30℃，就有可能造成備用水泵轉(zhuǎn)子上下部位的金屬膨脹量不一樣；或者水泵轉(zhuǎn)子由于其他的原因?qū)е缕鋸澢瘸瑯?biāo)等，這些會(huì)使得水泵轉(zhuǎn)子部分動(dòng)靜間隙消失，轉(zhuǎn)子動(dòng)靜平衡出現(xiàn)異常，以致造成水泵振動(dòng)超標(biāo)。水泵在冷態(tài)啟動(dòng)前要對(duì)水泵進(jìn)行充分的暖泵，保證上下溫差在規(guī)定的范圍內(nèi)。盡量避免由于其它原因（如外力等）導(dǎo)致水泵轉(zhuǎn)子彎曲度超標(biāo)。

⑩聯(lián)軸器安裝不良或螺母松動(dòng)。安裝聯(lián)軸器時(shí)要按照正常的程序進(jìn)行。聯(lián)軸器孔與軸的配合部位不允許有雜物的存在；安裝時(shí)要平緩順利的推入，不得使用暴力強(qiáng)行安裝（如有異常要查找原因）。錐形聯(lián)軸器一般都帶有并緊的鎖緊螺母及止推墊圈，要保證鎖緊螺母及止推墊圈的正常安裝且不得在運(yùn)行中有松動(dòng)的可能。一般情況下鎖緊螺母的鎖緊方向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是相反的，否則，有可能造成水泵運(yùn)行中鎖緊螺母松動(dòng)，聯(lián)軸器發(fā)生位移，水泵振動(dòng)超標(biāo)。

{11}基礎(chǔ)薄弱或地腳螺栓松動(dòng)。水泵在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后可能會(huì)導(dǎo)致地基的沉降，如果是水泵的支架或者基礎(chǔ)的剛性發(fā)生了變化（有的甚至導(dǎo)致了支架的固有頻率與水泵的某一時(shí)段的振動(dòng)頻率發(fā)生了共振現(xiàn)象），要想方設(shè)法對(duì)這些進(jìn)行加固。如對(duì)基礎(chǔ)支架進(jìn)行固件的加粗或者增加改變受力的支撐結(jié)構(gòu)、對(duì)混凝土基礎(chǔ)要進(jìn)行補(bǔ)充澆筑甚至重新進(jìn)行澆筑，這些措施都是要加強(qiáng)軸承的剛性，增加軸承支座的穩(wěn)固性。設(shè)備出現(xiàn)地腳螺栓的松動(dòng)，一般情況下是由于以前設(shè)備振動(dòng)較大及地腳螺栓的止退功能喪失引起的?？梢灾匦聰Q緊地腳螺栓，并將其止退功能恢復(fù)就可以防止這種現(xiàn)象的再次發(fā)生。如果是由于配套螺栓材料選擇不合適的話，只要更換螺栓的材料即可。

{12}水泵設(shè)備進(jìn)行改造造成設(shè)備系統(tǒng)的不穩(wěn)定。由于種種的原因?qū)λ迷O(shè)備或驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行過(guò)改造，則有可能會(huì)導(dǎo)致改造后驅(qū)動(dòng)設(shè)備與給水泵軸系的臨界轉(zhuǎn)速點(diǎn)有接近或重合的可能。例如：某偶合器的不穩(wěn)定點(diǎn)（小汽輪機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速點(diǎn)）在其負(fù)荷的30%左右，而改造后的給水泵臨界轉(zhuǎn)速Ⅰ或Ⅱ剛好也在這個(gè)位置，就有可能加劇放大不穩(wěn)定的狀態(tài)。所以，在設(shè)備改造前要對(duì)相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行調(diào)查、研究，制定出一套切實(shí)可行的合理改造方案。以免在設(shè)備改造后再次出現(xiàn)其它別的問(wèn)題，否則，先不說(shuō)費(fèi)用的問(wèn)題，單就其設(shè)備能否再次進(jìn)行改造的可能性就是我們必須首先要考慮的事情。

通過(guò)以上這些簡(jiǎn)單的分析和治理，一般情況下基本上可以將火力發(fā)電廠高壓給水泵的振動(dòng)控制在較為理想的范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 薛玉輝.談次高壓給水泵振動(dòng)原因分析及處理[J].西北電力技術(shù)，2004，（5）.