安榮朝

(山東電力建設(shè)第三工程公司,山東青島 266100)

電廠給水泵異常振動(dòng)分析與處理

安榮朝

(山東電力建設(shè)第三工程公司,山東青島 266100)

作為電廠的心臟,給水泵的振動(dòng)問題不容忽視。針對電廠給水泵異常振動(dòng)問題,根據(jù)不同的振動(dòng)特征,分類論述了給水泵振動(dòng)故障產(chǎn)生的原因,并概括了其處理方式。

電廠 給水泵 振動(dòng)

1 引言

在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)行中,振動(dòng)是的常見故障,幅度很小的振動(dòng)不會(huì)對其正常運(yùn)行產(chǎn)生影響,但是發(fā)生嚴(yán)重的幅度較大的振動(dòng)時(shí)會(huì)影響整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行。作為電廠的心臟,給水泵的振動(dòng)問題不容忽視。在大容量、高參數(shù)機(jī)組快速發(fā)展的形勢下,給水泵的振動(dòng)問題變得尤為突出。

給水泵內(nèi)部存在著機(jī)械和水力產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)力,因此大量的振動(dòng)不可避免。給水泵振動(dòng)的誘因復(fù)雜,下面按照給水泵的振動(dòng)特征,分類介紹電廠給水泵振動(dòng)產(chǎn)生的原因。

2 給水泵振動(dòng)原因分析

2.1 轉(zhuǎn)子失衡和轉(zhuǎn)子不對中

2.1.1轉(zhuǎn)子失衡

在臨界轉(zhuǎn)速以下時(shí),因轉(zhuǎn)子失衡而引起的振動(dòng)振幅隨轉(zhuǎn)速增加而增加,在臨界轉(zhuǎn)速以上時(shí),隨轉(zhuǎn)速增加振動(dòng)振幅趨近于一個(gè)較小的穩(wěn)定值,在接近臨界轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)生共振,此時(shí)振幅達(dá)到最大峰值。

其振動(dòng)機(jī)理為：給水泵轉(zhuǎn)子的各個(gè)橫截面的質(zhì)心連線與各截面的幾何中心的連線不重合使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)各截面的離心力構(gòu)成一個(gè)空間連續(xù)力系,造成轉(zhuǎn)子的撓度曲線為一連續(xù)的三維曲線。在高轉(zhuǎn)速情況下,質(zhì)量偏心即使數(shù)量很小也會(huì)產(chǎn)生很大的離心力。這個(gè)空間離心力系和轉(zhuǎn)子的撓度曲線以與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相同的速度旋轉(zhuǎn),從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生工頻振動(dòng)。

2.1.2轉(zhuǎn)子中心不對中

發(fā)生轉(zhuǎn)子中心不對中時(shí)軸承油膜壓力反向變化,轉(zhuǎn)子軸向振動(dòng)或徑向振動(dòng)的較大頻率分別為1倍頻和2倍頻,并且有聯(lián)軸器偏轉(zhuǎn)、油膜失穩(wěn)、軸承損壞、軸彎曲變形,振幅隨給水泵軸與原動(dòng)機(jī)軸的偏心距大小變化而變。

給水泵轉(zhuǎn)子中心不對中產(chǎn)生的原因不是制造誤差就是安裝誤差,或者是由于運(yùn)行條件不佳造成的,運(yùn)行條件包括受熱不均、部件的熱膨脹和扭曲、磨損以及撓性的影響等多種情況?？偟拿渍f不對中的最終結(jié)果是在聯(lián)軸器產(chǎn)生附加彎矩,由此可以看出聯(lián)軸器的選擇很重要。

2.2 給水泵的動(dòng)靜配合不當(dāng)

轉(zhuǎn)子與靜止部件之間因間隙消失而發(fā)生動(dòng)靜碰磨是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的常見故障之一,在給水泵的振動(dòng)故障中有一類是由于動(dòng)靜部分配合不當(dāng)而引起的。

給水泵此種振動(dòng)的主頻仍為工頻,但振動(dòng)信號中出現(xiàn)削波現(xiàn)象,振動(dòng)的幅值和相位都具有波動(dòng)特性,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使振幅急劇增大,振動(dòng)波動(dòng)的持續(xù)時(shí)間長,并且在降速過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)一般較正常升速時(shí)大,宏觀表現(xiàn)為功耗上升但功率下降。

2.3 支撐系統(tǒng)的故障

電廠給水泵的支撐系統(tǒng)通常有軸承座、基礎(chǔ)底座、臺(tái)板等,這一系統(tǒng)的狀態(tài)是否良好關(guān)系到給水泵的安全運(yùn)行。支撐系統(tǒng)的故障一般包括剛度不足、基礎(chǔ)不良等,這些都會(huì)引起微小振動(dòng),當(dāng)微小振動(dòng)的固有頻率與某些不平衡激振力頻率重合時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振,從而強(qiáng)化了給水泵的振動(dòng),造成更大的損失。

2.4 油膜振蕩

油膜振蕩是采用油潤滑滑動(dòng)軸承支承方式的大型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)軸在軸承中發(fā)生的一種自激振動(dòng)。正常工作時(shí)軸在油膜中旋轉(zhuǎn)時(shí)承載其轉(zhuǎn)動(dòng)的量有兩個(gè),既速度和壓力。壓力是軸承承載能力的關(guān)鍵,壓力在很小時(shí)軸承僅能承受輕載。當(dāng)壓力量消失時(shí)軸承就不能承擔(dān)起承載作用了,此時(shí)單獨(dú)的速度量會(huì)造成大量的流體流人從而抬高了軸心以便為其提供更多的空間。由于大量潤滑油的連續(xù)抬升作用會(huì)導(dǎo)致軸心圍繞軸承的中心發(fā)生渦動(dòng),當(dāng)渦動(dòng)達(dá)到平衡時(shí)其頻率恰好是轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的一半,此時(shí)的渦動(dòng)一般并不劇烈,當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速升高到比第一臨界轉(zhuǎn)速的2倍稍高后,半速渦動(dòng)的渦動(dòng)速度與轉(zhuǎn)軸的第一階臨界轉(zhuǎn)速相合即產(chǎn)生共振,表現(xiàn)為強(qiáng)烈的振動(dòng)現(xiàn)象,這便為油膜振蕩∞J。油膜振蕩一旦發(fā)生就將始終保持轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速的渦動(dòng)頻率,不再隨轉(zhuǎn)速的升高而升高。

2.5 原動(dòng)機(jī)的故障

驅(qū)動(dòng)給水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的原動(dòng)機(jī)也是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械,也有可能產(chǎn)生故障或者振動(dòng),從而引起或者帶動(dòng)給水泵振動(dòng)。

3 處理方式

給水泵振動(dòng)劇烈,超越報(bào)警值時(shí),必須對其進(jìn)行處理。首先進(jìn)行頻譜分析,確定故障原因,及時(shí)進(jìn)行故障處理。同時(shí)還應(yīng)該做好日常維護(hù)工作。

(1)為保證轉(zhuǎn)子質(zhì)量平衡,電廠給水泵在安裝調(diào)試前必須進(jìn)行動(dòng)、靜平衡試驗(yàn),調(diào)整轉(zhuǎn)子質(zhì)心位置,使不平衡力減小到能夠滿足穩(wěn)定運(yùn)行為止。在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)不平衡,可以進(jìn)行現(xiàn)場動(dòng)平衡。

(2)轉(zhuǎn)子不對中的預(yù)防措施為在給水泵安裝或檢修后找對中心,暖泵時(shí)應(yīng)充分暖泵避免因溫差從而使泵體變形、中心不正,合理設(shè)計(jì)管路不應(yīng)讓管路的本身重量或膨脹推力使軸心錯(cuò)位。

(3)當(dāng)振動(dòng)是由于給水泵的動(dòng)靜部分配合不當(dāng)引起時(shí),應(yīng)查看泵體是否變形或者泵軸是否彎曲,如果是因?yàn)槟Σ炼a(chǎn)生的振動(dòng)應(yīng)采取擴(kuò)大動(dòng)靜間隙的方法減小摩擦,在運(yùn)行時(shí)盡量減少外界對給水泵的擾動(dòng),也可以隨著振動(dòng)的變化調(diào)整軸頸的中心位置。

(4)支撐系統(tǒng)的故障最好的處理方式是提高軸承座的剛度,加固基礎(chǔ),緊固地腳螺栓。

(5)對于流體流動(dòng)異常的另外兩方面因素的最好預(yù)防措施就是選用性能優(yōu)良的給水泵,掌握好給水泵的運(yùn)行特性,避免其在不穩(wěn)定工況下運(yùn)行。

4 結(jié)語

分析電廠給水泵振動(dòng)故障的目的就是為了掌握事故機(jī)理、找出故障的原因、確定事故的嚴(yán)重程度。利用高效監(jiān)測手段,從電廠給水泵振動(dòng)故障的特征出發(fā),可以快速、準(zhǔn)確地確定故障原因和發(fā)生位置。在此基礎(chǔ)上改善設(shè)備條件、優(yōu)化運(yùn)行手段,以便及時(shí)、正確地預(yù)防和識(shí)別系統(tǒng)的故障,盡可能地避免安全事故和經(jīng)濟(jì)損失的發(fā)生。

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[3]楊紹宇,劉曉鋒,童小忠,等.大型鍋爐高能給水泵振動(dòng)故障分析與診斷方法[J].汽輪機(jī)技術(shù),2006,48(3)：230-232.

安榮朝(1981-),男,助理工程師,主要從事電廠設(shè)備安裝、檢修及調(diào)試方面的工作。