何小鋒

（江蘇方天電力技術有限公司，江蘇南京211102）

隨著電網機組單機容量的增加和性能參數(shù)的提高，對給水泵性能和安全運行提出了更高要求。目前高效能鍋爐給水泵主要采用小汽機驅動，由于振動問題導致汽泵無法正常啟動或跳機的情況時有發(fā)生，嚴重影響機組出力和安全運行,汽泵的振動問題日益凸顯。根據對并網機組汽泵振動問題的分析及處理經驗，總結歸納了汽泵常見的幾類振動故障及對應處理措施，以便為發(fā)電廠汽泵的檢修和運行提供參考。

1 汽泵常見振動故障及處理

一般汽泵軸系支撐示意圖如圖1所示，給水泵由小汽機帶動工作，小汽機及給水泵各由2個軸承支撐。

圖1 汽泵軸系支撐示意圖

1.1 給水泵質量不平衡

給泵轉子為剛性轉子，剛性轉子質量不平衡引起的振幅為：

式中：A為轉子振動幅值；m為不平衡質量；r為質心離回轉中心的距離；ω為角速度；Kd為動剛度[1]。

由于其支撐動剛度在運行中基本不變，轉子振動幅值與轉速平方成正比，因此，其質量不平衡主要表現(xiàn)為給泵支撐軸承振動幅值隨著轉速的升高而平穩(wěn)增加，振動成分主要為工頻，振動重復性好。一般給水泵因質量不平衡引起傳動端振動大的問題可通過現(xiàn)場加重處理。

某電廠汽泵啟機時給水泵傳動端工頻振動幅值隨轉速上升而平穩(wěn)增加，幾次升降速情況一致，至4400r/min時泵傳動端X向工頻振動45μm，通頻70μm，無法繼續(xù)升速帶高負荷，經判斷為給水泵質量不平衡。加重前升速波特圖如圖2所示。通過計算，在聯(lián)軸器上試加重17 g，4400r/min時工頻振幅降至23μm左右，通頻47μm，加重后升速波特圖如圖3所示。試加重后，給泵已能滿負荷運行。

1.2 小汽機質量不平衡

由于小汽機轉子一般為柔性轉子，在轉速升高的過程中，其撓曲將發(fā)生改變，轉子平衡狀態(tài)也發(fā)生變化。具體表現(xiàn)為，轉子在一階臨界轉速以下，軸承振幅隨轉速升高而逐漸增大；在接近一階臨界轉速時，其振幅迅速增大；當轉子橫向振動自振頻率與轉子不平衡激振力頻率重合時，就產生了共振[1]。通過一階臨界轉速后，其一階不平衡引起的振幅逐步下降，而二階不平衡引起的振動幅值則逐步增加。由于目前小汽機工作轉速區(qū)域基本在一階轉速與二階轉速之間，故小汽機質量不平衡引起的振動，主要表現(xiàn)為小汽機升速過臨界時振動超標，或者正常運行時隨轉速升高，小機前軸承或后軸承振動爬升或者兩軸承均出現(xiàn)爬升，振動頻率主要為工頻成分，振動重復性好。由于大部分小機汽缸并未設計現(xiàn)場加重手孔，一般建議返廠進行高速動平衡處理。

某電廠小機在正常運行轉速區(qū)間，1號瓦振動值偏大，最大達70μm左右，且主要為工頻，負荷不變時振動幅值相位穩(wěn)定，測取前、后軸承降速波特圖如圖4、圖5所示。從波特圖上可以看出，通過轉子一階臨界轉速時，前后軸承振動均不超過30μm，說明轉子一階平衡情況較好，從高轉速降至接近一階臨界轉速時，隨著轉速降低，振動值穩(wěn)步下降，從振動數(shù)據上分析，轉子存在著二階質量不平衡，在檢修中通過返廠動平衡處理后，振動已降至較好水平。

1.3 聯(lián)軸器問題

在運行中，由于聯(lián)軸器的緊力、對中情況會發(fā)生改變，在緊力不足、對中不好的情況下，將對汽泵的工頻振動造成影響。目前多數(shù)汽泵為齒套式聯(lián)軸器連接，運行中嚙合面磨損，間隙變大，當負荷變動時，聯(lián)軸器傳遞的扭矩發(fā)生變化，聯(lián)軸器齒間嚙合點發(fā)生移位或卡澀，也會對振動造成影響。聯(lián)軸器連接問題可通過檢修調節(jié)連接緊力、對中情況及更換磨損嚴重的齒套聯(lián)軸器來處理。某電廠汽泵為齒套式聯(lián)軸器連接，隨著負荷的變動，泵傳動端振動發(fā)生變化，在600MW負荷時，振動幅值最大達到94μm。變負荷試驗發(fā)現(xiàn)，汽泵在4784r/min到5291r/min間運行時，泵傳動端振動在5000r/min時達到最大值，4784r/min到5000r/min時，泵傳動端X，Y向工頻振動分別爬升了7μm，8μm；5000r/min到5135r/min時，泵傳動端X，Y向工頻振動分別下降了10μm，16μm，如圖6所示。

從振動理論上分析，如果是因為質量不平衡引起的振動，其幅值會隨著轉速的升高而平穩(wěn)升高，而不會出現(xiàn)在高于某一轉速時，振動又出現(xiàn)較快下降的情況，故建議檢修中檢查聯(lián)軸器對中及齒套式聯(lián)軸器連接情況，結果發(fā)現(xiàn)汽泵左右方向整體跑偏2mm，處理后啟機，振動問題得到解決。

1.4 碰磨問題

碰磨是導致小機和給泵振動的原因之一，汽封、油檔、水密封等處的動靜碰磨會使小機沖轉過程發(fā)生碰磨或在正常運行中跳機。部分電廠機組在額定負荷運行時，小機振動出現(xiàn)快速爬升，導致跳機。其主要原因為動靜碰磨，一是可能運行參數(shù)變化等因素導致動靜間隙變小，二是內部部件在投運后產生一定變形或基礎下沉、標高變化導致動靜間隙變小。某電廠2臺汽泵在大修后啟機時，由于水密封處一側間隙偏小，出現(xiàn)較嚴重碰磨導致無法啟機，1臺給水泵甚至出現(xiàn)抱死的情況。其中1臺給水泵間隙處理前后泵傳動端升速波特圖如圖7、圖8所示。

從波特圖可看出，間隙處理前，在升速至4170r/min左右，泵傳動端振動因為碰磨而發(fā)生較快增加，處理完后，振動隨轉速平穩(wěn)上升。對于碰磨問題，在運行中注意運行參數(shù)不要大幅度劇烈變化，如果振動有爬升現(xiàn)象，應注意檢查運行參數(shù)是否有異（蒸汽溫度，真空、軸封溫度等），在振動增大到一定程度后，可考慮改變運行參數(shù)，如降負荷、降低汽泵轉速或汽泵退出運行等。在振動較大且仍快速增大時，應按照規(guī)程迅速采取必要措施，防止事故發(fā)生。

1.5 其他問題

某發(fā)電廠1臺汽泵大修后啟機，升速至1397r/min時，各瓦振動幅值突然變大而打閘見圖9、圖10，其中小汽機傳動端振動矢量變化量達到98μm，再次沖轉時，升速振動曲線與打閘后降速曲線重合，判斷為部件掉落所致，經檢查為聯(lián)軸器內并帽螺母未鎖死，在升速過程中掉落，產生質量不平衡所致。

2 結束語

（1）通過現(xiàn)場處理發(fā)現(xiàn)，碰磨和聯(lián)軸器問題為小機和給泵比較常見的振動問題，在汽泵出現(xiàn)振動問題的情況下，可先檢查聯(lián)軸器連接情況，并觀察判斷有無碰磨跡象，然后視情況再做處理。

（2）對于質量不平衡問題，小汽機一般需返廠進行動平衡處理，給水泵不平衡致使傳動端振動大，一般可現(xiàn)場加重處理。

（3）建議電廠在適當時候增加小汽機偏心測量裝置，這將有利于對小汽機啟機過程中碰磨等問題的分析。

[1] 施維新，石靜波.汽輪發(fā)電機組振動及事故[M].北京：中國電力出版社，2008.