摘 要：洛河發(fā)電廠#5機(jī)組對凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻改造后，凝結(jié)水泵組在低負(fù)荷階段運(yùn)行時(shí)電機(jī)上軸承振動(dòng)大。本文對引起泵振動(dòng)的各種原因進(jìn)行了分析，并在運(yùn)行中采取適當(dāng)降低泵的經(jīng)濟(jì)性，提高轉(zhuǎn)速以避開共振區(qū)域的辦法，確保了凝結(jié)水泵及電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)；諧波電磁力；變頻器；調(diào)節(jié)閥

洛河發(fā)電廠三期2×600MW超臨界機(jī)組為皖電東送主力機(jī)組之一，于2005年8月開工建設(shè)，2007年底兩臺(tái)機(jī)組成功實(shí)現(xiàn)雙投。汽輪機(jī)選用的是上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)，凝汽器出口設(shè)計(jì)兩臺(tái)凝結(jié)水泵（NLT500—570×4S）向除氧器供水。凝結(jié)水泵電機(jī)是湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)的YKSL630-4型6KV普通異步電機(jī)，Y接線，轉(zhuǎn)速1490r/min。設(shè)計(jì)初全部采用工頻運(yùn)行方式，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，低負(fù)荷時(shí)通過除氧器水位副調(diào)節(jié)閥（見圖一）來維持水位，30%負(fù)荷以上后采用主調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)，除氧器水位調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并能夠?qū)崿F(xiàn)單、三沖量無擾切換。

1 問題的提出

為降低廠用電率，洛河發(fā)電廠于2009年對#5機(jī)組A凝結(jié)水泵進(jìn)行了變頻改造，凝結(jié)水泵電機(jī)前加裝了一臺(tái)高壓變頻器，改凝結(jié)水泵工頻調(diào)節(jié)為變頻調(diào)節(jié)，變頻器為湖北三環(huán)生產(chǎn)的SH-HVF-Y6K變頻器。變頻裝置采用直接高高變換的方式，整套系統(tǒng)由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6kV系列有18個(gè)功率單元，每6個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，通過對IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制。變頻裝置安裝在汽機(jī)房6.9米開關(guān)室內(nèi)，距0米凝結(jié)水泵電機(jī)約10米，變頻裝置出口沒有設(shè)置濾波單元。正常運(yùn)行中除氧器水位由變頻泵（即A泵）控制，B泵（工頻泵）備用。當(dāng)變頻泵投入運(yùn)行后，除氧器主調(diào)節(jié)閥處于全開位置，變頻泵在自動(dòng)方式下通過改變凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速來維持除氧器水位。機(jī)組在50%～100%負(fù)荷范圍內(nèi)時(shí)A凝結(jié)水泵在30～50Hz（對應(yīng)凝泵轉(zhuǎn)速883rpm～1471rpm）區(qū)間運(yùn)行，對應(yīng)凝結(jié)水泵電機(jī)電流在50A～150A之間變化，與工頻泵相比，平均電流下降很多，節(jié)能效果十分顯著。但在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)機(jī)組處于低負(fù)荷階段，凝結(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速下降至1000r/min左右時(shí)，電機(jī)軸承振動(dòng)顯著增大（見表一），非驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)最大達(dá)0212mm，嚴(yán)重威脅著凝結(jié)水泵及電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對整個(gè)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行也是一大隱患。

2 原因分析

引起Y型異步電機(jī)振動(dòng)的因素主要分為電磁因素和機(jī)械因素兩大類。電磁因素分為諧波電磁力、轉(zhuǎn)子斷條和定轉(zhuǎn)子偏心；機(jī)械因素可分為轉(zhuǎn)子不平衡、中心未找正、基礎(chǔ)安裝不良和軸承不良幾個(gè)方面。由于凝結(jié)水泵在轉(zhuǎn)速1060r/min以上運(yùn)行時(shí)電機(jī)各部振動(dòng)均正常，可排除電磁因素中轉(zhuǎn)子斷條和定轉(zhuǎn)子偏心以及機(jī)械因素等各方面作用，重點(diǎn)分析諧波電磁力對運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的影響。

采用變頻供電時(shí)，變頻器采取交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，輸出采用H橋逆變，因無輸出濾波器，輸出電源中含有大量的高次諧波。由于各次諧波與電動(dòng)機(jī)電磁部分固有諧波相互干擾，形成各種電磁激振力。當(dāng)電磁力頻率與電動(dòng)機(jī)機(jī)體固有的頻率一致或接近時(shí)，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象。即使很小的電磁激振力，也能引起很大的振動(dòng)。變頻改造后電動(dòng)機(jī)的工作頻率范圍寬，轉(zhuǎn)速變化范圍大，各種電磁力的頻率很難避開電動(dòng)機(jī)各構(gòu)件的固有振動(dòng)頻率。

3 對策措施

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，在不影響凝結(jié)水泵正常運(yùn)行前提下，通過運(yùn)行方式調(diào)整，改變電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，盡可能避開共振區(qū)域，減小電機(jī)軸承振動(dòng)值。

在機(jī)組低負(fù)荷階段，當(dāng)凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速降低至1100r/min時(shí)，采取手動(dòng)逐漸關(guān)小除氧器水位控制主調(diào)節(jié)閥（見上圖），適量增加系統(tǒng)阻力，避免凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，控制電動(dòng)機(jī)各構(gòu)件固有振動(dòng)頻率避開振動(dòng)電磁力的頻率。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)，凝結(jié)水泵電機(jī)在低負(fù)荷時(shí)振動(dòng)明顯改善（見表二），電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)最大為0.092mm，避免了電機(jī)軸承損壞事故。

4 結(jié)語

通過現(xiàn)場實(shí)踐，在適當(dāng)降低凝結(jié)水泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，控制凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，避開其共振頻率，使凝結(jié)水泵電機(jī)振動(dòng)在允許范圍，從而確保了泵及電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]高景德.“交流電機(jī)及其系統(tǒng)分析”，清華大學(xué)出版社，1993.

[2]湯蘊(yùn)璆，史乃.“電機(jī)學(xué)”，機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

作者簡介：劉彬（1972 -），男，安徽淮南人，助理工程師/電氣運(yùn)行高級(jí)工，主要從事500KV、220KV升壓站及600MW、300MW機(jī)組電氣運(yùn)行工作。