火力发电厂高压给水泵振动的原因分析及预防

武建伟

摘 要：文章主要从系统的布置、运行及设备检修的角度介绍了给水泵的振动超标现象。科学分析了造成故障的原因，并制定解决问题的方案，为设备使用及维护保养部门提供更多可借鉴的资料。

关键词：火力发电厂；给水泵；振动

中图书分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）32-0133-02

1 系统布局及运行原因分析

锅炉高压给水泵是火力发电厂的重要辅机。其在给水系统中的布置可分为四种方案：其一，50%容量汽泵或电泵2台，25%～30%容量启动电泵1台；其二，50%容量汽泵2台，50%容量启动（备用）电泵1台；其三，100%容量汽泵1台，100%容量启动（备用）电泵1台；其四，100%容量汽泵1台，30%～50%容量启动电泵1台。如图1所示是其中较为典型的布置方案之一。现就其典型的方案三（100%容量汽泵1台，100%容量启动电泵1台）为例来做一下简单的分析。

根据相关给水系统图可看出导致给水泵振动的根本原因是给水泵内部介质水汽化所致。泵内的汽液两相状态，对于水泵的冲击主要表现为振动和机噪音。而预防介质水汽化的主要措施有：其一，设备运行中要监视给水泵组的给水进口滤网堵塞情况，避免滤网出现超差现象；其二，防止和预防前置泵动力源的丢失；其三，除氧器压力下降过大时（前置泵进口给水压力小于其要求温度对应的饱和温度），泵组进口介质水汽化，所以要尽量保持除氧水箱在设定压力下的稳压运行；其四，给水泵在运行操作过程中，要避免出现急剧升速（如：锅炉出现严重缺水或事故异常情况下）导致进口出现相对“负压”状态；其五，给水泵在设备启动、停止、机组事故及其它事故状况下，避免出口门开度过小（或关闭）及再循环开度过小（或关闭）的状态。

2 给水泵设备本身原因分析

①给水泵中心偏差超标。给水泵组的中心偏差在整个给水泵振动治理中有着举足轻重的作用，其数值的测定可参考图2来实施。

计算方法为：

端面：上下张口=（a2-a4）/2，左右张口=（a1-a4）/2；

圆周：高低位移=（b2-b4）/2，左右位移=（b1-b4）/2；

前地脚的移动量为：端面偏差×（前地脚距对轮距离/对轮直径）+圆周偏差；

后地脚的移动量为：端面偏差×（后地脚距对轮距离/对轮直径）+圆周偏差。

计算中要特别注意数据的正负，否则会适得其反。

根据相关标准规定，给水泵转速在3000>n≥1500 r/min时，中心误差径向≤0.06 mm，端面≤0.04 mm；转速在n≥3000 r/min时，中心误差径向≤0.04 mm，端面≤0.03 mm；转速在n≥5000 r/min时，中心误差径向

≤0.03 mm，端面≤0.02 mm。计算中要特别注意数据的正负，否则会适得其反。给水泵中心的偏差，不管机组处于热态还是冷态，其对轮中心的偏差值原则上以厂家要求的数据为准。

②给水泵承受外力过大。给水泵基础及其支架是座于钢筋混凝土结构上的，水泵本体接有出口管、再循环管、抽头管、进水管等。水泵在长时间运行后可能会导致泵体管道变形、管道支吊架老化等，这些都会导致管道及水泵受力情况发生变化等。如果泵体受力过大，以至于水泵转子稳定运行状态遭到破坏，就要对支吊架进行更换或者改造。但是，管道的变形过大且管道本身相关设备补偿不过来的话，就要将泵体与管道系统断开，释放管道变形。然后对管道系统进行重新的校正以消除管道对给水泵带来的拉（压）力。

③给水泵轴承损坏。对于轴承损坏预防及处理的措施主要有以下几种：其一，尽量避免给水泵急加速的现象或者在设计供油节流孔板时要充分考虑这种情况下的供油量问题。其二，对于联轴器中间有短节的对轮，其对轮间距的大小要符合生产厂家的标准。其三，在设备检修期间对轴承进行检查，查看轴承是否出现磨损超标、钨金脱胎、钨金老化、基架变形、轴承接触角及接触面超标等情况。关注轴承的使用年限必要时进行更换。其四，在设备运行时要经常对设备进行巡检，轴承有异音或振动超过规定标准时要停止设备的运行查找原因，直至消除隐患。

④给水泵出口导叶定位销损坏。如果给水泵的出口导叶与壳体的固定定位销出现松动的话，设备在运行中可能会出现：设备出口压力低于正常运行时的压力；设备本体振动有发展的趋势。如果出现定位销松动损坏现象的话，只有对设备进行解体大修才能消除缺陷；设备检修时要保证有可靠的检修质量，级间的密封垫要密封严密、定位销与孔的配合要合乎要求、级间动静体的检修安装质量要有高的标准，这些都可降低出口及级间定位销松动的几率。

⑤给水泵机械密封内循环冷却水形成高频振动。给水泵在运行之前要对机械密封内循环冷却水系统排放空气，直至能排出连续不断的水流为准。这样可以保证冷却水内循环时，其管道系统不会因为水中有空气的存在而使振动加剧。

⑥给水泵泵体动静摩擦及机械密封损坏。给水泵泵体的动静部分损坏有两种：第一种是使用时间过长导致，此现象可对部件进行定期的更换加以解决；第二种是由于设备的不正常运行造成：冷却水水温过高（超过要求）导致摩擦面工作状况恶劣，缩短了使用寿命，可通过降低冷却水温度来解决；设备运行时轴窜过大或频率过快，对摩擦面造成了冲击，可通过消除轴窜来解决；摩擦面端动超标加剧磨损，可通过校正或更换部件来加以解决。

⑦给水泵转子不平衡。设备检修后，水泵转子有可能出现转动体的动、静不平衡。当然，设备在运行中也会出现不平衡（这种可能性相对要低）。小部分的不平衡可以在设备外部采取平衡措施来进行消除。但是，很多的时候要对转子进行解体检修、测量、校对来消除转子存在的静不平衡和动不平衡。一般情况下设备发生不平衡的原因，大多是设备故障或检修时更换的叶轮本身存在不平衡引起。这些都可以直接对叶轮进行处理后，就可消除设备的缺陷

⑧动力驱动装置工作异常。由于水泵与动力驱动装置大多采用硬连接或者半挠性连接，如果驱动装置（小汽轮机或者偶合器）的振动超标及轴向冲击力过大，就会把振动通过联轴器传递给水泵转子。防止的主要方法就是通过检修、改造等各种措施努力使动力驱动装置恢复正常，这样才能排除其对给水泵的影响。

⑨水泵转子弯曲。由于金属都有热胀冷缩的性质，在不同的温度其膨胀量是不同的。如果水泵转子上下温差超过30℃，就有可能造成备用水泵转子上下部位的金属膨胀量不一样；或者水泵转子由于其他的原因导致其弯曲度超标等，这些会使得水泵转子部分动静间隙消失，转子动静平衡出现异常，以致造成水泵振动超标。水泵在冷态启动前要对水泵进行充分的暖泵，保证上下温差在规定的范围内。尽量避免由于其它原因（如外力等）导致水泵转子弯曲度超标。

⑩联轴器安装不良或螺母松动。安装联轴器时要按照正常的程序进行。联轴器孔与轴的配合部位不允许有杂物的存在；安装时要平缓顺利的推入，不得使用暴力强行安装（如有异常要查找原因）。锥形联轴器一般都带有并紧的锁紧螺母及止推垫圈，要保证锁紧螺母及止推垫圈的正常安装且不得在运行中有松动的可能。一般情况下锁紧螺母的锁紧方向与转子的转动方向是相反的，否则，有可能造成水泵运行中锁紧螺母松动，联轴器发生位移，水泵振动超标。

{11}基础薄弱或地脚螺栓松动。水泵在长时间运行后可能会导致地基的沉降，如果是水泵的支架或者基础的刚性发生了变化（有的甚至导致了支架的固有频率与水泵的某一时段的振动频率发生了共振现象），要想方设法对这些进行加固。如对基础支架进行固件的加粗或者增加改变受力的支撑结构、对混凝土基础要进行补充浇筑甚至重新进行浇筑，这些措施都是要加强轴承的刚性，增加轴承支座的稳固性。设备出现地脚螺栓的松动，一般情况下是由于以前设备振动较大及地脚螺栓的止退功能丧失引起的。可以重新拧紧地脚螺栓，并将其止退功能恢复就可以防止这种现象的再次发生。如果是由于配套螺栓材料选择不合适的话，只要更换螺栓的材料即可。

{12}水泵设备进行改造造成设备系统的不稳定。由于种种的原因对水泵设备或驱动设备进行过改造，则有可能会导致改造后驱动设备与给水泵轴系的临界转速点有接近或重合的可能。例如：某偶合器的不稳定点（小汽轮机的临界转速点）在其负荷的30%左右，而改造后的给水泵临界转速Ⅰ或Ⅱ刚好也在这个位置，就有可能加剧放大不稳定的状态。所以，在设备改造前要对相关的设备进行调查、研究，制定出一套切实可行的合理改造方案。以免在设备改造后再次出现其它别的问题，否则，先不说费用的问题，单就其设备能否再次进行改造的可能性就是我们必须首先要考虑的事情。

通过以上这些简单的分析和治理，一般情况下基本上可以将火力发电厂高压给水泵的振动控制在较为理想的范围内。

参考文献：

[1] 薛玉辉.谈次高压给水泵振动原因分析及处理[J].西北电力技术，2004，（5）.