張丹 鄒有序

摘要：鍋爐給水泵在運(yùn)行中除了典型的出力不足、密封部件泄漏、軸瓦發(fā)熱等問(wèn)題外，破壞性最大的就是振動(dòng)問(wèn)題。造成振動(dòng)的因素較多，多個(gè)方面都有可能引起振動(dòng)，本文簡(jiǎn)單介紹給水泵的振動(dòng)影響因素及處理辦法。

關(guān)鍵詞：鍋爐水泵；振動(dòng)故障；診斷方法

引言

鍋爐給水泵是發(fā)電廠(chǎng)鍋爐供水最重要的輔助設(shè)備，給水泵振動(dòng)過(guò)大會(huì)造成設(shè)備損壞，甚至造成鍋爐和汽輪機(jī)組停運(yùn)，所以其安全可靠性尤為重要。

一、鍋爐給水泵結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)

某動(dòng)力站鍋爐DG85 67X8給水泵為多級(jí)分段臥式離心泵，共兩臺(tái)，一用一各。為65t/h自各電站鍋爐輸送除氧水。單機(jī)試運(yùn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：泵661運(yùn)行平穩(wěn)，各部位振動(dòng)都不超標(biāo)；泵662振動(dòng)異常，振幅從電機(jī)端到泵端依次增大。

泵662也只能作為緊急備用，即當(dāng)泵661出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)才短時(shí)間頂用。同時(shí)又發(fā)現(xiàn)同等負(fù)荷下泵662比泵661電流稍高，且電機(jī)外端軸承溫度高、平衡盤(pán)磨損快。

給水泵介質(zhì)為除氧水、104～C，額定轉(zhuǎn)速2970r/min，給水泵額定流量85m3/h、揚(yáng)程536m，電機(jī)功率220kW、電壓6000V、額定電流26.6A。1#軸承型號(hào)SKF6218；2#軸承型號(hào)NU218；3#、4#軸承為滑動(dòng)軸承，內(nèi)徑60mm、寬度60mm。額定轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)值≤30 u m（全振幅）。

二、機(jī)泵振動(dòng)分析及診斷處理

2.1排查

（1）給水泵與電機(jī)對(duì)中不好。用雙表復(fù)查聯(lián)軸器對(duì)中值，軸向和徑向最大偏差為O.06mm，都在允差范圍內(nèi)?？梢耘懦嗽颉?/p>

（2）轉(zhuǎn)子與定子有碰擦現(xiàn)象，引起機(jī)泵振動(dòng)。脫開(kāi)聯(lián)軸器，單試電機(jī)，運(yùn)行平穩(wěn)。將給水泵解體檢查，轉(zhuǎn)子與定子無(wú)碰擦磨損的痕跡，只是平衡盤(pán)有磨損，約O.8mm。這一因素可以排除。

（3）軸瓦間隙、潤(rùn)滑油溫度等參數(shù)控制不當(dāng)。此次解體大修，嚴(yán)格按照《石油化工設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程》和該設(shè)備《安裝使用說(shuō)明書(shū)》復(fù)查和調(diào)整了軸瓦間隙、瓦背緊力等，全部達(dá)到要求。潤(rùn)滑油的牌號(hào)、溫度、黏度等都和泵661完全一樣，泵661已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行7年，所以振動(dòng)原因也不在潤(rùn)滑油上。

（4）轉(zhuǎn)子彎曲或存在動(dòng)不平衡。解體后，首先對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子和泵軸進(jìn)行了彎曲度檢測(cè)，結(jié)果電機(jī)轉(zhuǎn)子和泵軸最大徑向跳動(dòng)為0.02mm和0.03mm，都不超標(biāo)。然后又將電機(jī)轉(zhuǎn)子和給水泵轉(zhuǎn)子（在泵軸上裝好所有葉輪、平衡盤(pán)、靠背輪等）外送進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)不平衡現(xiàn)象。

（5）半速渦動(dòng)與油膜振蕩。渦動(dòng)就是轉(zhuǎn)子軸在軸承做高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，還環(huán)繞某一平衡中心做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。半速渦動(dòng)就是軸徑公轉(zhuǎn)渦動(dòng)頻率近似為轉(zhuǎn)速頻率的一半。資料介紹，半速渦動(dòng)實(shí)際渦動(dòng)頻率約為0.43～0.48倍轉(zhuǎn)速頻率。隨著轉(zhuǎn)速的升高，半速渦動(dòng)成分的幅值逐漸增大，直至轉(zhuǎn)速升高到臨界轉(zhuǎn)速的兩倍附近時(shí)，渦動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速頻率相重合，于是，轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)發(fā)生激烈的油膜共振，也就是油膜振蕩。

通過(guò)認(rèn)真分析，發(fā)生油膜振蕩的可能性幾乎沒(méi)有。第一，機(jī)泵的額定轉(zhuǎn)速為2970r/min，機(jī)泵在該轉(zhuǎn)速以下無(wú)臨界轉(zhuǎn)速，所以不存在機(jī)泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速兩倍附近的條件，渦動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速頻率重合的現(xiàn)象不會(huì)出現(xiàn)；第二，潤(rùn)滑油溫度和黏度對(duì)油膜振蕩影響很大，通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻水流量改變潤(rùn)滑油溫度和黏度試圖降低軸承振動(dòng)值，結(jié)果收效甚微；第三，泵661與泵662在結(jié)構(gòu)尺寸、負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑、冷卻等方面完全一致，泵661能夠長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行，證明產(chǎn)生油膜振蕩的可能性幾乎沒(méi)有。

（7）電機(jī)四個(gè)底角與底座接觸受力不均勻，俗稱(chēng)“電機(jī)吊腳”。重新測(cè)量了電機(jī)底座的水平度，不超差。更換了備用電機(jī)，振動(dòng)依然存在。每次松開(kāi)一個(gè)電機(jī)地腳螺栓試運(yùn)，振動(dòng)值幾乎不變。由此可以排除此原因。

（8）用HG 8904C旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行頻譜分析。特征頻率以1×、4X為主，伴有3×、5×頻，同時(shí)存在2×和5×以上高頻，頻率顯示非常亂，似乎是由多種原因引起的振動(dòng)。

但之前幾乎對(duì)可能引起機(jī)泵振動(dòng)的所有原因都進(jìn)行了排除，更不可能同時(shí)存在造成振動(dòng)的多種因素，問(wèn)題的查找又一次陷入困境。

2.2分析

在此情況下，技術(shù)攻關(guān)小組決定換一個(gè)思路：先放棄振動(dòng)原因的查找，轉(zhuǎn)而分析其他次要故障，如電機(jī)外端軸承溫度高、平衡盤(pán)磨損快、電流偏高等。首先檢查平衡系統(tǒng)，平衡盤(pán)問(wèn)隙和硬度、平衡管和平衡孔及墊片直徑都沒(méi)問(wèn)題。但平衡盤(pán)磨損快、電流大卻證明轉(zhuǎn)子的軸向力未得到有效平衡，是否有什么原因?qū)λ棉D(zhuǎn)子施加了額外機(jī)械力，于是把視線(xiàn)轉(zhuǎn)移到聯(lián)軸器上。泵662使用的是彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，經(jīng)過(guò)測(cè)量，兩個(gè)靠背輪之間的端面間隙為4.2mm，符合要求。在測(cè)量平衡盤(pán)問(wèn)隙時(shí)，需要從靠背輪之間的端面間隙處撬動(dòng)，使水泵轉(zhuǎn)子向高壓端移動(dòng)，憑經(jīng)驗(yàn)感覺(jué)需要的力過(guò)大，且有彈性。

圖1中的10個(gè)彈性柱銷(xiāo)（每個(gè)彈性柱銷(xiāo)都是由多個(gè)彈性體組合而成）分別與靠背輪上的孔配合，當(dāng)每個(gè)柱銷(xiāo)螺栓拔緊后，彈性柱銷(xiāo)在螺栓緊力的作用下變形，與孔抱緊，導(dǎo)致兩個(gè)靠背輪之間的軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)困難。后果是：

（1）當(dāng)機(jī)泵帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，隨著工作壓力的變化，在平衡系統(tǒng)的作用下，水泵轉(zhuǎn)子會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)的軸向移動(dòng)，正常情況下兩個(gè)靠背輪之間發(fā)生相對(duì)軸向位移，即水泵轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)不會(huì)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子施加過(guò)大的軸向力。但在兩個(gè)靠背輪之間軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)困難的情況下，水泵平衡系統(tǒng)的軸向平衡力就會(huì)通過(guò)聯(lián)軸器傳遞給電機(jī)軸承，也就是說(shuō)，聯(lián)軸器將電機(jī)轉(zhuǎn)子和水泵轉(zhuǎn)子強(qiáng)行拉向中間，由此在電機(jī)軸承和水泵平衡盤(pán)上都施加了一個(gè)額外的機(jī)械力。

（2）上述額外機(jī)械力抵消了部分平衡力，導(dǎo)致平衡盤(pán)與平衡板不能完全脫離，出現(xiàn)磨損。

（3）上述額外機(jī)械力也造成了電機(jī)1#軸承溫度升高。

（4）平衡盤(pán)機(jī)械摩擦是泵662電流偏高的原因。

（5）上述四個(gè)非正常狀態(tài)是機(jī)泵整體振動(dòng)的原因。

2.3處理

（1）將10個(gè)彈性柱銷(xiāo)外徑車(chē)掉lmm，安裝試運(yùn)，振動(dòng)值有所下降，見(jiàn)到了效果，說(shuō)明查找原因的思路是對(duì)的。

（2）逐漸減少10個(gè)彈性柱銷(xiāo)螺栓緊力，機(jī)泵振動(dòng)值也隨之下降。

（3）將原彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器更換為軸向、徑向補(bǔ)償性更好的金屬膜片聯(lián)軸器。至此機(jī)泵長(zhǎng)期存在的振動(dòng)等非正常狀態(tài)全部消除。

三、結(jié)束語(yǔ)

在此次查找多級(jí)分段臥式鍋爐給水泵662振動(dòng)原因的過(guò)程中，雖然花費(fèi)了較長(zhǎng)的時(shí)間和精力，走了一些彎路，但也積累了一些多級(jí)離心泵檢修與維護(hù)方面的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，現(xiàn)歸納如下。

（1）引起多級(jí)分段臥式離心泵振動(dòng)的原因很多，聯(lián)軸器彈性柱銷(xiāo)過(guò)緊雖然不是常見(jiàn)原因，若一旦發(fā)生，很難想到，必須引起重視，尤其是在常見(jiàn)原因都排除之后。

（2）當(dāng)多級(jí)泵振動(dòng)，伴隨電機(jī)軸承溫度高、平衡盤(pán)磨損快、電流偏大等現(xiàn)象時(shí)，若確認(rèn)平衡系統(tǒng)無(wú)問(wèn)題，就應(yīng)該考慮聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)與安裝是否合理。