董 帥

（神華國能天津大港發(fā)電廠有限公司，天津 300272）

0 引言

給水泵作為火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的重要輔機(jī)設(shè)備，發(fā)生缺陷或事故將嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，造成電量損失和設(shè)備損壞。給水泵運(yùn)行中最容易引起設(shè)備強(qiáng)迫退出運(yùn)行的問題就是振動(dòng)。當(dāng)給水泵振動(dòng)超標(biāo)時(shí)，如不及時(shí)退出運(yùn)行檢修，將會(huì)造成設(shè)備故障擴(kuò)大，容易引發(fā)機(jī)組強(qiáng)停事故。

某廠一期2 臺(tái)機(jī)組均為亞臨界壓力、一次中間再熱、單爐膛、強(qiáng)迫循環(huán)、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣，汽包型燃煤鍋爐。每臺(tái)機(jī)組原設(shè)計(jì)配備3 臺(tái)50%容量電動(dòng)6 級(jí)離心式給水泵，給水泵流量550 t/h，揚(yáng)程2169 m，轉(zhuǎn)速5980 r/min（滿轉(zhuǎn)速），輸出功率3980 kW。給水泵通過液力耦合器獲得動(dòng)力，從而輸出所需要的壓力和流量。

自2017 年11 月起，該廠1#機(jī)組給水泵經(jīng)常發(fā)生振動(dòng)超標(biāo)退出運(yùn)行事件，給水泵高壓側(cè)水平振動(dòng)以及垂直振動(dòng)均超0.05 mm，低壓側(cè)基本正常，12 個(gè)月內(nèi)因振動(dòng)問題檢查修理給水泵組15 次，更換芯包11 臺(tái)次，造成大量的人力、物力、財(cái)力損失，給企業(yè)安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。

通過在線振動(dòng)監(jiān)測的科技手段，分析振動(dòng)頻譜特性，找準(zhǔn)問題重點(diǎn)，徹底解決給水泵振動(dòng)問題。并結(jié)合在線振動(dòng)監(jiān)測診斷分析過程，介紹類似故障的檢查方法。

1 給水泵振動(dòng)異?，F(xiàn)象

該廠給水泵振動(dòng)異常情況大部分發(fā)生在1A、1C 和2A 給水泵，1B、2B 給水泵運(yùn)行狀態(tài)良好，未發(fā)生振動(dòng)異常事件。振動(dòng)異常的具體表現(xiàn)：當(dāng)給水泵進(jìn)入5300～5600 r/min 高轉(zhuǎn)速區(qū)間工作時(shí)，高壓側(cè)水平及垂直振動(dòng)逐漸升高，當(dāng)振動(dòng)值＞0.03 mm 時(shí)，持續(xù)運(yùn)行2～5 d 后振動(dòng)值將達(dá)到0.05 mm 以上，若不及時(shí)停泵檢查修理，將進(jìn)一步擴(kuò)大振動(dòng)超標(biāo)范圍引發(fā)惡性事故。

給水泵退備檢查發(fā)現(xiàn)，芯包發(fā)生動(dòng)靜碰磨，疑似動(dòng)靜碰磨引起振動(dòng)增加。但每次檢修更換芯包后，給水泵僅可穩(wěn)定運(yùn)行3周，當(dāng)給水泵多次啟停后，仍然出現(xiàn)同類異常振動(dòng)，難以確定引發(fā)給水泵異常振動(dòng)的真正原因。

2 給水泵在線連續(xù)監(jiān)測分析

為了徹底解決問題，對(duì)1A 給水泵進(jìn)行線振動(dòng)監(jiān)測分析。

2.1 測量儀器及測點(diǎn)安裝

由于該泵沒有裝軸振測點(diǎn)測瓦振振動(dòng)，為此在泵驅(qū)動(dòng)端（低壓側(cè)）軸承上裝一瓦振水平測點(diǎn)和垂直測點(diǎn)；在泵自由端（高壓側(cè)）軸承上裝一垂直測點(diǎn)和水平測點(diǎn)。在泵尾部測數(shù)盤上貼一反光條，測泵轉(zhuǎn)速及振動(dòng)相位。

2.2 給水泵測量數(shù)據(jù)

對(duì)給水泵進(jìn)行連續(xù)2 h 的測試。測試結(jié)果見圖1、表1。

從表1 可以看出，泵兩端垂直振動(dòng)不大，泵驅(qū)動(dòng)端水平振動(dòng)合格，泵自由端水平振動(dòng)接近合格。

從振動(dòng)趨勢圖可以看出，泵自由端水平振動(dòng)在5300 r/min以上，振動(dòng)波動(dòng)幅度比較大。

圖1 工頻振幅μ/振動(dòng)相位

表1 給水泵升速過程振動(dòng)數(shù)值表

泵自由端水平振動(dòng)頻譜顯示，在5300～5630 r/min 轉(zhuǎn)速下，振動(dòng)波動(dòng)大，除工頻振動(dòng)外，還存在0.75 倍頻振動(dòng)。見表2。

表2 自由端水平振動(dòng)波動(dòng)幅度較大時(shí)振動(dòng)主頻率

2.3 分析依據(jù)

給水泵各種振動(dòng)故障頻譜特征所對(duì)應(yīng)的故障點(diǎn)如下：

（1）1 倍頻。主要是由于給水泵芯質(zhì)量不平衡造成，包括鍵斷裂飛脫或磨損、平衡盤不均勻磨損、葉輪偏心等。

（2）2 倍頻。產(chǎn)生2 倍頻的原因比較復(fù)雜，有轉(zhuǎn)子不對(duì)中、共振、摩擦、軸承松動(dòng)、軸承間隙大、兩倍渦旋、部件松動(dòng)等。

（3）次低頻。指半倍頻，通常稱為半速渦動(dòng)或次同步渦動(dòng)，這主要與軸瓦內(nèi)油膜失穩(wěn)或工質(zhì)流體動(dòng)力學(xué)原因有關(guān)。

（4）葉片旋轉(zhuǎn)激振。頻率是葉輪葉片個(gè)數(shù)（Z）×通頻，來自于通流部分的葉輪葉片和擴(kuò)壓導(dǎo)葉對(duì)流體的作用。

（5）低頻。低于10 Hz 的低頻振動(dòng)主要來自給水系統(tǒng)、循環(huán)管線等的影響。

2.4 分析結(jié)果

通過測試，該廠1A 給水泵出現(xiàn)了0.75 倍頻振動(dòng)，該振動(dòng)屬于次低頻振動(dòng)范疇。根據(jù)頻譜特征分析，該泵振動(dòng)故障屬于軸瓦故障，是油膜失穩(wěn)導(dǎo)致的次同步渦動(dòng)。軸在瓦中處于失穩(wěn)臨界邊緣，在工況變化到一定條件下，油膜厚度發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)的油膜剛度發(fā)生變化，進(jìn)而軸在瓦中的穩(wěn)定性發(fā)生變化，軸在瓦中失穩(wěn)。

3 給水泵的檢修及結(jié)果

為了驗(yàn)證分析結(jié)果，對(duì)1A 給水泵進(jìn)行維修：①將軸瓦進(jìn)油溫度從36 ℃提升到41 ℃；②軸瓦解體，修刮軸瓦中分面至接觸良好；③調(diào)整軸瓦中心和對(duì)輪中心至達(dá)標(biāo)；④解體檢查再循環(huán)門，更換底口及內(nèi)外圈密封墊。

給水泵軸瓦檢修后，振動(dòng)趨勢明顯降低，泵轉(zhuǎn)速至5300 r/min范圍內(nèi)，振動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)平穩(wěn)在0.006 mm，最大振動(dòng)0.015 mm，且相位穩(wěn)定，振動(dòng)良好。

4 結(jié)論

（1）給水泵振動(dòng)的原因比較多，也比較復(fù)雜，當(dāng)給水泵發(fā)生振動(dòng)故障時(shí)，不要僅憑經(jīng)驗(yàn)盲目進(jìn)行檢修作業(yè)，查找引發(fā)振動(dòng)的原因是檢修的關(guān)鍵前提。

（2）利用在線振動(dòng)監(jiān)測分析裝置，可準(zhǔn)確判斷振動(dòng)原因，減少檢修資源浪費(fèi)。

（3）一般情況下，存在故障給水泵的振動(dòng)信號(hào)由兩種或兩種以上的頻率組成。如何區(qū)分這些復(fù)合頻率、確定故障點(diǎn)，需要技術(shù)人員進(jìn)行綜合分析判斷。

（4）對(duì)給水泵提前進(jìn)行在線振動(dòng)監(jiān)測，可預(yù)防給水泵運(yùn)行中的潛在安全隱患，避免因振動(dòng)異常而造成事故。