高温高压锅炉给水泵高频振动研究

张 剑

（山东钢铁集团莱芜分公司设备振动诊断中心，山东莱芜 271104）

1 现状

山钢莱芜分公司能源动力厂热能车间50 MW发电机组2007年1月建成投产，型号：N50-8.83，属于高温高压汽轮发电机组，年发电能力为4.38亿kWh。机组所配备的两台锅炉给水泵由郑州水泵有限公司生产，型号DG190-140，流量：210 m3/h；扬程：1470 m；汽蚀余量：6 m；轴功率：1135.6 kW；转速：2980 r/min。给水泵支撑轴承为滑动轴承，与电动机之间用膜片联轴器联接。

两台锅炉给水泵自投运以来，能够满足工况要求，但在日常点检采集振动数据时发现，水泵轴承振动最大不超过 30 μm（振动标准≤50 μm），但总是感觉轴承室外壳用手接触有种发麻现象，现场噪音较大，尤其是2#泵现象更明显。对两侧轴承室进行解体检查，轴瓦接触痕迹良好，没有划痕。轴瓦的间隙、紧力也在规定范围。

2 问题分析

针对存在的现象，对该给水泵正常运行条件下的振动进行了多参数采集。

通过测量发现膜片式联轴器有效地隔断了电机与给水泵之间的振动。

振动数据显示：2008年8月份，采用SKF振动分析仪，数据如表1。

表1 2008年8月

水泵两侧振动位移良好，但按照振动标准ISO2372，振动速度超标严重（振动速度≤4.5 mm/s合格），尤其是水泵入口侧，说明存在高频振动。这就解释了为什么点检时振动位移值合格，但有明显的麻手感。在给水泵的出入口各方向的振动速度频谱（图1、2）中可以清楚地看到有明显的7倍频成分，应是某一部件的通过频率，并且入口侧明显要大与出口侧。这一现象符合水泵类设备常见的气蚀故障特征，气蚀有一重要特征就是，一般发生部位在泵的入口较明显。由于振动位移值不超标准，水泵的出力也没有出现问题，所以一直连续运行，保持关注。

图1 水泵入口侧振动频谱图

图2 水泵出口侧振动频谱图

3 解体检查

水泵一直运行到2013年11月，水泵出力突然不足，由于机组已连续运行了6年，已达到一个大修周期，决定解体大修。经过解体检查发现如下问题：

（1）每一级蜗壳的口环拆解后均发现在口环下面存在不同程度的冲刷情况。口环与壳体之间的密封圈破损，水流冲刷造成各压力腔室之间联通，形成内漏，降低了水泵出力。尤其是高压出口腔与推力盘水室也出现了联通。（见图3）

（2）入口侧泵头蜗壳腔室也有气蚀和冲刷现象。（见图4）

图3 中间中环

图4 入口侧泵头腔室

（3）检查叶轮，所有叶轮均良好，没有磨损，可以清楚地看到叶轮有7个叶瓣。明显证明7倍是叶轮的通过频率。（见图5）

图5 叶轮有7个叶瓣

4 后续处理、验证

通过对蜗壳冲刷部位进行焊补加工，转动部件组装，进行动平衡，返厂恢复。根据气蚀情况对运行参数进行调整，加大入口管道通流直径。再次进行振动监测。通过波形频谱图，见图6，看到转频的7倍频已经非常小了，麻手现象明显减轻。2014年1月恢复运行后的数据，见表2，振动速度明显变小。

表2 2014年1月数据

图6 入口侧检修后水平振动频谱图

5 结论

高温高压多级给水泵非常容易出现气蚀现象。只要运行参数、振动值平稳，振动位移不超标，是可以满足运行条件的。

当出现叶轮通过频率时，并不能说明叶轮出现了损伤，只能说明通流部分存在气蚀现象。有可能是叶轮，也可能是腔室，均能引起流体波动，产生叶轮通过频率。