发电厂电动给水泵振动原因分析及处理

2023-12-01中国电建集团核电工程有限公司

电力设备管理 2023年19期

关键词：给水泵发电厂叶轮

中国电建集团核电工程有限公司陈昊

1 电动给水泵振动故障的常见测量方法

电动给水泵振动故障的常见测量方法的优点和缺点是相对的，某些方法可能在特定场景下具有更高的优势。实际应用时，可根据设备的特点和振动信号特性选择合适的测量方法[1]，见表1。

表1 常规测量方法对比

2 发电厂电动给水泵振动原因分析

2.1 设备结构问题

电动给水泵振动的一个重要原因是设备结构问题。刚性不足可能导致振动。当电动给水泵的某些部件（如泵体、支架、基础等）的刚性不足时，可能导致泵在运行过程中产生振动。这种振动可能随着泵的运行状态变化而变化，严重时可能导致设备损坏。设备连接松动也可能引发振动。设备连接部位（如法兰、螺栓等）的松动可能引发振动。在泵运行过程中，由于液体流动产生的压力波动，可能导致连接部位发生位移或变形，从而引起振动。另外，轴线对中不准确也是振动的一个常见原因。当电动给水泵的轴线未严格对中时，泵轴可能产生弯曲，导致泵的振动加剧。这种情况可能发生在设备安装过程中，也可能由于设备长期运行而产生变形。此外，设备材料和制造工艺也可能影响振动。例如，材料缺陷、焊接缺陷或铸造缺陷等可能导致设备在运行过程中产生异常振动。还有一种情况是泵内部的结构设计不合理，如叶轮结构设计不当或者流道设计不合理，可能导致流体在泵内产生涡流、气蚀等不稳定现象，从而引发泵的振动[2]。

2.2 轴承损坏

轴承是电动给水泵内的关键部件，其负责支撑泵轴并减小摩擦，从而保证泵的平稳运行。然而，在长期运行过程中，轴承可能会出现各种损坏，导致泵的振动问题。轴承损坏的原因有很多，其中一个主要原因是润滑不足或润滑油劣化。润滑油的质量和数量对轴承的正常运行至关重要。如果润滑油质量不佳或者油量不足，轴承可能会受到过度摩擦和磨损，进而引起泵的振动。

另一个原因是轴承安装不当，如轴承间隙过大或过小，可能导致轴承的局部过热和磨损，从而产生振动。此外，轴承过载也是损坏的常见原因。当泵承受过大的负荷或扭矩时，轴承可能会受到过大的压力，导致内外圈之间的接触不良，进一步引发振动。轴承损坏还可能是由于轴承的制造和材料缺陷。轴承的制造过程中可能会产生不规则的表面，导致轴承在运行过程中产生异常噪声和振动。

同时，轴承材料的缺陷，如金属疲劳、内部裂纹等，也可能导致轴承在运行过程中突然失效，进而引发泵的振动。外部环境中的污染物也可能对轴承产生影响，如水分、灰尘等，其可能导致轴承磨损加剧，最终引发振动。轴承损坏可能由多种原因引起，涉及润滑、安装、负荷、制造和材料等方面。为了确保电动给水泵的稳定运行，需要密切关注轴承的运行状态，定期检查和维护，以降低轴承损坏引发的振动风险。

2.3 不平衡和偏心

不平衡是指泵的旋转部件（如叶轮、轴等）在旋转过程中，质量分布相对于轴线的不均匀，从而导致泵产生振动。偏心则是指泵轴线与叶轮或轴承轴线之间的偏移，这种偏移可能导致泵的运行不稳定，并引发振动。不平衡和偏心问题在泵运行过程中可能相互影响，共同导致泵的振动。

不平衡的主要原因包括以下几点。泵的制造工艺问题，如铸造、焊接等过程中产生的缺陷，可能导致旋转部件的质量分布不均匀。其次，旋转部件在使用过程中可能出现磨损、腐蚀、结垢等现象，这些现象会改变部件的质量分布，从而引发不平衡。最后，泵在安装过程中，如果叶轮和轴的安装不当，也可能导致不平衡。

偏心的原因有几点。首先，泵的安装问题，如轴承座、叶轮等部件的安装不准确，可能导致轴线偏移。其次，泵轴的弯曲或扭曲也可能导致偏心。长期运行过程中，轴承磨损、轴线热胀冷缩等现象也可能导致轴线发生偏移。最后，外部因素，如基础不稳定、土壤沉降等，也可能对泵的轴线产生影响，从而导致偏心。

2.4 液体流动异常

泵的正常运行依赖于流体在泵内的稳定流动，如果流动出现异常，可能导致泵的振动问题。液体流动异常主要表现为涡流、气蚀、流量不稳定等现象。泵内部的结构设计问题就会造成振动，如叶轮设计不当、流道狭窄或弯曲、消能器位置不合理等，可能导致流体在泵内产生涡流、气蚀等不稳定现象。这些现象可能使泵承受不均匀的压力，从而引发振动。

其次，泵的运行工况不当。当泵运行在远离设计工况的区域时，如低流量或过高流量，可能导致流体在泵内产生异常流动，进而引发振动。此外，泵的进出口管道设置不合理，如管道长度过长、弯头过多、阀门设置不合理等，也可能影响流体的稳定流动，并引发振动。还有一种情况是泵串联或并联运行时的干扰。当多台泵共同运行时，泵之间的相互干扰可能导致流体在泵内产生异常流动。

这种异常流动可能加剧泵的振动，甚至导致泵的损坏。此外，泵的进出口压力波动也可能导致液体流动异常[3]。当进出口压力波动较大时，可能导致泵内的液体流动不稳定，从而引发振动。总之，液体流动异常可能由多种原因引起，涉及泵的设计、运行工况、管道设置等方面。

2.5 其他原因

造成发电厂电动给水泵振动的原因还有很多，其他造成发电厂电动给水泵振动原因见表2。

表2 其他造成发电厂电动给水泵振动原因

3 发电厂电动给水泵振动处理办法

3.1 设备结构调整与优化

降低发电厂电动给水泵振动风险并提高运行稳定性，设备结构的调整与优化是关键手段之一。本文提出了从几个方面进行的调整与优化。

在泵的设计阶段，应通过改进叶轮设计、优化流道以及合理设置消能器等措施，降低涡流、气蚀等异常流动现象，从而减少泵的振动。同时，选用高质量的材料和制造工艺，有助于提高泵的整体性能与稳定性。对于特殊工况的泵，例如高温、高压或腐蚀性环境，应选择适合此类环境的材料和结构，以保证泵在恶劣环境下的正常运行。

在泵安装过程中，确保各部件如泵轴、叶轮、轴承等精确对中，以减少不平衡和偏心问题。此外，合理设置泵的基础和支撑结构，可以提高泵与基础之间的接触稳定性，从而降低振动传递。对于大型泵，还可以采用隔振措施，降低地基振动对泵的影响。

优化泵的进出口管道布局，通过减少管道长度、弯头数量等措施，降低流体阻力，保证流体在泵内的稳定流动。此外，加强管道支撑结构，有助于减少管道振动对泵的影响。对于长输距离的管道系统，还可以采用阻尼器等减振装置，进一步降低振动。

根据实际工况对泵的结构和参数进行调整与优化。适当调整泵的运行参数，使其尽可能地接近设计工况，有助于降低液体流动异常引发的振动风险。对于变工况的泵，可以采用变频调速等技术，实现泵运行参数的实时调整，提高运行稳定性。

3.2 轴承的更换与维护

在发电厂电动给水泵的运行过程中，轴承作为关键部件之一，其状况对泵的振动有着直接影响。因此，轴承的更换与维护显得尤为重要。维修人员要定期对轴承进行检查，以便及时发现磨损、损坏或过早失效等问题。一旦发现轴承存在问题，应立即更换，以免影响泵的正常运行。在选择轴承时，要正确选择轴承型号，确保其适用于泵的工作环境。使用合适的润滑油对于延长轴承寿命和降低振动非常重要。按照制造商推荐的维护周期进行润滑保养，以保持轴承处于良好的运行状态。提高维修人员的技能水平，确保其能够正确地拆卸、清洗、组装和调整轴承。维修过程中要遵循操作规程，避免因为维修不当而引发新的问题。

3.3 平衡与对中

对中的精度直接影响泵的运行稳定性，在安装时应严格遵循操作规程，采用专业工具进行对中检测是必须遵守的原则。另外，定期对泵进行动平衡检测和校正也是必不可少的措施。动平衡是指在泵的运行过程中，确保叶轮等转动部件的质量分布均匀，以降低振动。通过专业的动平衡仪器进行检测，可以发现不平衡部位，并采取相应的平衡措施，如加重或去重，以恢复平衡。

3.4 优化流体流动

液体流动的优化要从几个方面着手。改进叶轮设计，采用先进的流体力学原理和数值模拟技术，优化叶轮的形状和结构，以提高流体在叶轮内的流动效率，减少涡流和气蚀现象。合理布置进出口管道，降低管道中的流体阻力。采用合理的管道布局，减少弯头数量和管道长度，以保证流体在泵内的稳定流动。适当调整泵的转速、流量等参数，使泵的运行尽可能接近设计工况，降低液体流动异常所导致的振动风险。