火电厂给水泵振动原因及处理方法研究

邸鑫

摘 要：随着电力行业的快速发展，对火电厂设备运行可靠性也提出更高的要求。以火电厂给水泵为典型代表，其在实际运行中极易受外界因素影响而发生振动，成为制约整个系统稳定运行的关键部位，这就要求对于给水泵振动及时做好异常检查分析并采取相应的处理方式，确保火电厂整个系统得可靠运行。文章主要对导致给水泵出现振动问题的相关因素、识别给水泵振动异常的主要方法以及处理给水泵振动问题的具体策略进行探析。

关键词：火电厂；给水泵；原因；处理方法

前言

不可否认近年来我国火电厂取得较快的发展，无论在供电质量与供电效率等方面都可满足实际生产生活需求，且其关键性运行设备如给水泵等也逐渐表现出超高压、大流量等特征。但实际运行中可发现因转速的提升往往容易造成振动现象的产生，严重情况下转子可能发生变形或泵轴弯曲等，不利于火电厂的安全生产目标的实现。因此，正确认识火电厂给水泵出现的原因并提出相应的解决策略是现行火电厂给水泵应用中需考虑的重要问题。

1 导致给水泵出现振动的相关因素

1.1 从给水泵转子角度

给水泵运行过程中往往存在转子难以保持平衡状态，此时转子截面在离心力作用下形成三维曲线，转子运行过程中该曲线会随之旋转且保持相同的速度，容易出现可能导致叶轮磨损或轴弯曲的工频振动。结合火电厂相关给水泵转子异常情况，振动振幅大多随转子运行速度的增加而呈上升趋势，当振幅值达到最大值时便产生共振现象。除此之外，转子运行时因安装或制造误差等也易出现中心不对中现象，主要表现为如部件磨损、扭曲或热膨胀等。而且系统中联轴器在不对中情况下易出现附加扭矩，如何保证联轴器合理选择是给水泵运行需考虑的重要问题[1]。

1.2 从给水泵支撑系统角度

目前对给水泵起支撑作用的相关系统主要包括台板、基础底座等，一旦出现基础不稳或刚度性能较差便可能导致微小振动情况的发生，加上其他不平衡激振力的作用使振动问题得以放大。其中在刚度性能较差方面，通常多表现在系统结构自身以及连接方面的刚度，如台板、轴承座的连接刚度难以满足实际要求，整体刚度性能会随之下降，而在基础不稳方面主要指给水泵运行中混凝土基础坚实度较差，容易发生零部件松动或基础下沉等情况，一旦存在转子不对中或其他激振力便容易产生共振问题。

1.3 从给水泵内流体流动角度

给水泵运行中需将机械能转化为流体的势能和动能，当泵中流体出现异常流动可能导致振动问题的发生。其中的原因具体可体现在汽蚀、水力冲击两方面。其中在汽蚀方面，当给水泵内因汽蚀的存在而发生凝结，将产生一定的脉动力，若在其他激振力配合下便容易增加振动强度，引发更为严重的振动问题。而在水力冲击方面，其主要表现为导叶与动叶以同方向位置呈现，导叶叠加情况下叶片冲击会造成强度极大的振动。无论哪种方式下的振动，其产生的应力作用都可能使叶片受到损伤，影响给水泵的整体运行。

1.4 从给水泵相关构件运行角度

由构件问题导致的振动主要表现为静止部件、转子出现摩擦情况，表现出动静部分难以有效配合，此时从振动信号中可发现存在明显的削波现象。通常动静部件摩擦下出现的效应多表现为刚度变化、摩擦与碰撞等三方面。以摩擦与碰撞为例，其容易使转子在零部件不断磨损下发生弯曲，当转子边界条件发生改变时转子频率、刚度会受到影响，因轴系不稳便导致自激振动情况出现。除此之外，给水泵运行中如原动机出现异常或油膜振动等也容易致使振动问题的产生[2]。

2 识别给水泵振动现象的主要方式

对给水泵振动问题的识别是处理振动问题的基本前提。现行大多火电厂在识别给水泵振动现象采取的方式主要以监测、诊断为主。其中在監测方面，如常见的远程、在线与离线监测系统，其主要得益于传感器的引入使给水泵相关设备运行中产生的数据得以获取，在此基础上分析振动相位、频率等。一般监测中需考虑的主要以振动信号为主，能够将所有部件包括管路、转子等信息反映出来，并对影响设备运行的相关温度、流量与压力等信息进行说明。这种以振动信号为主的监测是目前判断给水泵振动问题的主要方式。除此之外，在识别振动现象方面现行火电厂逐渐引入智能诊断方法，包括模糊诊断、人工神经网络以及专家系统等，对振动问题的识别可起到至关重要的作用[3]。

3 处理火电厂给水泵振动问题的具体路径

3.1 转子与相关构件的稳定运行

对于因转子失衡问题的解决，在给水泵运行前应做好安装调试工作，可引入如平衡实验的方式，使转子质心位置得以调整，确保平衡力得以有效控制以达到稳定运行的目标。同时针对转子不对中问题，在解决过程中应注重在检修安装中便将对中心寻找出来，并在暖泵过程中做好温差的合理控制，保证管路不会因温差的存在而出现膨胀推力。另外，在构件方面，给水平振动现象出现时动静部件往往因难以配合而发生泵轴弯曲或整体变形等。对此问题，若振动因部件与泵体摩擦而产生可通过动静间隙的扩大实现摩擦减小的目标，或直接进行轴径中心位置的调整。但需注意因间隙缩小或消失等而产生故障往往也会出现其他异常情况如转子失衡或不对中等，因此在处理中应全面考虑，避免故障带来更多损失[4]。

3.2 油膜振荡与支撑系统异常处理策略

针对油膜振荡问题，大多火电厂采取的策略多集中在对转子临界转速进行提升，能够将油膜振荡进行控制。但给水泵运行中这种转速提升的方式将难以适用，要求引入反涡旋技术使油流被干扰，或提升偏心率使转子能够对涡动进行抵消。同时在解决该类问题时以往学者研究也提出进行油膜压力的提升采取轴承更换的方式，能够减缓涡动形成的速度。而对于支撑系统异常情况，在处理过程中常见的解决方式主要以轴承座刚度提升为主，通过脚螺栓的紧固使基础更为牢固，为给水泵的可靠运行提高保障。

3.3 流体流动异常解决策略

因流体流动异常而产生的振动问题，实际处理过程中要求做好给水泵的选取工作，使其无论在性能或运行特性等各方面都可满足相应要求，防止不稳定运行状态下流体流动发生异常。同时需注意，因汽蚀或水力冲击引起振动时，水流声音不断变化过程中能够分析振动的严重程度，在此基础上可使蜗舌、泵壳二者间距进行增加，或直接对流道线型进行改变可使冲击得以减缓。且为使水力冲击得以弱化也要求在安装中便将导叶头部、动叶出口边进行错开。另外对于汽蚀问题的存在，要求在给水泵应用中注重避免管路阻力损失增加，可通过诱导轮的安装或其他类型叶轮的设置使汽蚀发生的概率得以降低，或者直接对泵的安装进行控制，也可达到预防汽蚀问题的目标[5]。

4 结束语

做好给水泵振动的处理工作是保证火电厂稳定运行的重要途径。实际处理中应正确认识水泵振动产生的原因包括水泵转子、支撑系统、流体流动以及其他构件等方面，在此基础上引入相应的识别振动问题的监测与诊断方法，并结合振动问题产生的原因采取针对性的处理策略，使给水泵振动问题发生的概率降至最低，为火电厂的可靠运行提供保障。

参考文献

[1]刘亚昆，吴兴伟.火电厂给水泵振动原因分析及处理[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2013，4：337-341.

[2]李晖.探究火电厂给水泵振动原因分析及处理[J].科技创新导报，2015，13：59.

[3]王婷.火电机组水泵故障分析及整治方法研究[D].上海交通大学，2013.

[4]李晖.探究火电厂给水泵振动原因分析及处理[J].科技创新导报，2015，13：59.

[5]闫建东.火电厂锅炉给水泵运行参数优化改进及出力匹配研究[D].华北电力大学，2014.