闭式水泵振动超标原因分析及处理方法

王学成WANG Xue-cheng

（宁夏京能宁东发电有限责任公司，银川750400）

0 引言

宁夏京能宁东发电有限责任公司一期2×660MW汽轮机组为哈尔滨汽轮机厂生产的超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、间接空冷凝汽式汽轮机，型号CLNJK660-24.2/566/566型。#1机组于2011年3月18日通过168小时试运后投入商业运行，#2机组于2011年6月20日通过168小时试运后投入商业运行。锅炉为哈尔滨电气集团股份有限公司生产的2210/25.4型660MW超临、单炉膛、固态排渣锅炉。发电机为哈尔滨电气集团股份有限公司生产配套。

1 闭式水系统简介及主要设备参数

我公司每台机组闭式冷却水系统设有2台SLOW350-440B型冷却水泵，为上海连成（集团）有限公司生产的单级双吸卧式水平中开离心泵，每台泵入口设置有3.0mm精度滤网，系统正常运行时一用一备，水源为来自高位膨胀水箱的除盐水，水箱设计在主机房26米层，水箱容积10m3，钢板焊接，其作用是向汽轮机、锅炉、发电机的辅助设备提供冷却水。水箱补水有除盐水和凝结水两路，正常情况下使用除盐水补水。闭式水由辅机冷却水冷却，设计两台M30-FG型闭式水热交换器，换热器结构为板式换热，上海阿法拉伐公司生产，正常运行时一用一备，单台传热面积780.3m2。

表1 闭式水泵及配套电机参数

2 设备投运后运行情况

公司#1机组设备自2010年11月开始陆续投入试运行，#1机组闭式水系统检查完后投运，两台泵前后轴承振动均在0.10mm左右，运行一段时间后振动值有升高趋势，在0.11-0.13mm左右。在11月至2月试运行过程中，由于振动超标厂家先后两次更换了两台泵的前后轴承，解体后检查轴承滚珠有磨损迹象，轴承室内润滑脂颜色变黑，厂家解体检修更换轴承后振动有所下降，但均超出设计值，厂家交代可以运行。#12闭式水泵振动历史数据如下（截取10天数据，单位mm）。

表2

#2机组投运后两台泵的振动现象和#1机组的振动趋势相似，两台泵各更换过一次轴承，轴承及润滑脂和#1机组现象相似。两台机组完成168小时试运后，4台闭式水泵振动基本在0.10mm左右运行，系统管道振动也较大。

3 原因分析及解决方法

引起泵振动的原因很多，一般情况下离心泵的振动有机械原因、水力方面原因以及其他综合因素造成的振动。根据现场设备的实际情况以及收集的振动数据，我们组织专业人员从设备、系统及运行方式等各方面进行了分析，最终确定了检修方向，在#1机组C级检修过程中，彻底对两台泵进行了检修，修后振动值下降至0.06mm左右。主要从以下几个方面进行：

3.1 转子质量不均衡 转子的平衡是有其上各个部件（包括轴、叶轮、轴套、平衡盘等）的质量平衡来达到的，由于水泵转子质量不均衡引起的水泵振动现象是最为常见原因之一。离心泵的叶轮或轴等转动零件经过长时间运转后，由于磨损和腐蚀以及局部损坏等原因均可造成转子的质量不平衡。旋转时就会使叶轮在高速运转中产生一个较大的离心力，导致泵振动，甚至是破坏性振动，其振动频率和转速一致，而振幅与负荷、吸入压力大小无关，仅随转速变化而变化。当泵检修后，尤其是更换转动部件以后，要重新做动平衡试验，进行校正，达到平衡才能消除振动。

3.2 汽机侧闭式水系统管道晃度较大 按照系统设计，检查系统支吊架安装情况，闭式水系统管道支吊架设计符合设计要求，但是入口母管晃度较大（DN500），母管前后设计了三处吊架，入口母管晃度造成泵入口管道晃动，影响设备的正常运行。根据现场布置情况，在靠近立柱处设计了一处滑动固定支架，入口母管可以沿轴向自由膨胀，但限制其径向晃动，以此改善了两台泵入口管道的晃动问题，保证了水泵入口管道在允许晃动范围内。滑动支架安装后，入口管道晃动大为改善，水泵振动值下降约0.01mm左右。

3.3 泵入口管道布置问题 由于入口流体自立管垂直下落后对管道滤网进行冲击，加上滤网的节流作用和扩容会造成流体流场的紊乱，以至于影响到泵入口流体的水力模型，从而影响到泵的流量特性，引起水泵振动增加。我公司闭式水泵入口滤网为不锈钢材质，孔径为0.3mm，通流倍率为1:3，通流面积较大，而且闭式水的水质相对较为洁净，系统进入杂质的可能性较小，可以排除造成滤网堵塞造成水泵振动的增加。在小修过程中，我们将#11闭式水泵的入口滤网取出而保留#12滤网，投入系统运行，滤网部位的管道振动略有下降，但是水泵本身振动几乎没有改变，切换至#12泵后无明显区别。计划下一步对泵入口管道进行改进，使流体平缓进入，减缓泵入口冲击力。

3.4 系统管道内积存空气 在#21闭式水泵的一次切换过程中，泵体排空打开后大约1min左右才开始排水，而在之前的启动过程中，排空时间约20-30s，随即对管道系统的高处排空点全部打开排气，发现排空管道内的水为乳白色，观察1min后水质变清，经化验确定为水中溶有空气。沿炉侧闭式水系统检查发现，磨煤机、风机及机侧氢冷器冷却水管道高处均无排空点，小修时对上述高处均加装排空管道，启泵前对系统进行全面排空，启动后水泵运行平稳，振动下降约0.01-0.015mm。随后要求发电部在设备运行过程中每周定期排空两次，水泵振动未出现上升现象。

3.5 水泵基础及与电机连接问题 闭式水泵和电机共用基础底座，水泥基础上安装有200mm槽钢基座，水泵和电机通过地脚螺栓安装在槽钢基座上，检查中发现基础槽钢的振动达到0.10mm左右，我们采取了如下措施：

①在槽钢侧面处各加装了四块加强筋板（厚度20mm），采用满焊焊接，加强基础槽钢的支撑强度。②槽钢框架内无填充物，将基础水泥表面凿出10-20mm密集麻坑，使用高标号水泥砂浆灌浆，加强泵体基础抗震能力。③将#12闭式水泵地脚螺栓、泵和电机联轴器以及进、出口法兰松开，使泵处于自由状态。随后将泵出口管道支座焊口切割开检查，发现出口管道抬高约20mm，我们将水泵和电机整体抬高，消除泵进、出口法兰错口后，重新对出口管道和支座进行焊接，减轻管道对泵体的附加作用力。④电机地脚螺栓处加装的垫片数超标，根据抬高量重新加工了地脚垫板，中心调整时使用的不锈钢垫片均未超过三片，中心标准控制在0.03mm以内。⑤闭式水泵联轴器为刚性连接，连接螺栓加装了减震圈，检查发现部分减震圈已有破损痕迹，全部进行了更换。

4 结论

通过以上工作，水泵启动后振动值下降了0.03-0.05mm左右，且进出口管道振动也明显改善。下一步计划在水泵的入口管道处加装膨胀节，以进一步改善管道对泵体振动的影响。根据对#12闭式水泵的改进工作，对其他三台水泵也进行了上述处理，泵振动值均下降了0.05mm左右，且再未更换过轴承，大大提高了设备的安全性和经济性。为了预防闭式水泵振动过大，除了在泵的设计、管路施工和调试等方面进行严格控制外，在日常维护过程中需要严格执行设备轮换制度，定期对前后轴承室油脂进行检查和更换，保证轴承的润滑良好。日常巡检注意水泵地脚螺栓检查，发现松动立即处理，水泵切换后检查联轴器减震垫圈，必要时更换。总之，通过日常精心维护和设备的定修，可以保证设备的安全可靠运行。

[1]《SLOW系列中开蜗壳式离心泵》说明书.

[2]安连锁.泵与风机[M].中国电力出版社,2001:2-9.

[3]李玉柱,苑明顺.流体力学[M].清华大学出版社,1997:52-71.