徐光學， 柴保桐 ，馬 欣 ，韓 晨

(1.安徽華電蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖 241000；2.華電電力科學研究院有限公司， 杭州 310030)

發(fā)電機組凝結水泵的作用是把凝汽器熱井中的凝結水經低壓加熱器打入除氧器，其既要維持凝汽器熱井水位穩(wěn)定又要保證除氧器中的水量，在發(fā)電生產過程中，既要滿足生產工藝要求又不能造成電能的浪費，因此，保持凝結水泵的安全可靠運行顯得至關重要。若其出現振動須做動平衡試驗并處理。

1 設備概況

2019年1月某發(fā)電廠在大修后，3號A凝結水泵試轉時出現振動大情況。驅動電機為四級立式電機，電機的自由端有散熱風扇，通過單鍵直接連接在電機軸上，該電機通過聯軸器與凝結水泵相連。本次現場振動數據采集使用EVM8動平衡振動分析儀。該凝結水泵振動傳感器采用2個磁電式速度傳感器，其靈敏度為19.7 mV/mm。鍵相傳感器使用光電式傳感器，位于凝結水泵電機驅動端；速度傳感器分別位于給水泵電機非驅動端垂直方向和驅動端垂直方向，鍵相傳感器與速度傳感器布置在同一直線上，測點布置見圖1。

圖1 3號A凝結水泵振動測點布置

2 故障現象及原因分析

3號A凝結水泵大修結束后，試運轉時發(fā)現振動大。在現場按照圖1布置完凝結水泵電機鍵相傳感器和振動測點后，20190110T10:30:00啟機試轉，在轉速1 493 r/min時測得該電機原始振動數據(見表1)。表1 中的3組振動數據為不同時刻所測，計算時可取其均值。

結合表1所列振動數據和設備結構特點可以看出，凝結水泵電機驅動端和自由端工頻分量所占比例很大，在額定轉速下1X分量的相位和幅值比較穩(wěn)定；同時該凝結水泵為立式旋轉設備，泵與電機通過彈性柱銷聯軸器相連，電機座通過螺栓連接到凝結水泵上，電機非驅動端振動比驅動端振動大的特點，經綜合判斷認為導致設備振動異常的主要原因是由轉子不平衡引起的，可以采用現場高速動平衡試驗來解決[1-3]。

表1 3號A凝結水泵電機振動數據

3 動平衡理論及試驗

動平衡試驗需要試加重，根據加重前后的振動變化計算應加質量。理論上，試加的質量大小和角度可以隨便確定；實際上，試加重對于動平衡工作非常重要。試加質量合適與否，直接關系到動平衡工作的效率和精度[4]。

當影響系數已知時，由影響系數和原始振動數據可以直接計算出試加質量和角度，比較簡單。當影響系數未知時，需要由原始振動數據估算試加質量和角度，所要考慮的因素比較多。

3.1 試加重角度的合理確定

現場高速動平衡試驗時，試加重角度與試加重質量大小相比，前者尤為重要。這是由于： 試加重角度選取準確，會使試加重后的振動降低，同時也為后續(xù)的動平衡試驗提供了有利條件； 試加重角度選擇合適，即使試加重質量偏重或者偏輕，都會使加重后的振動發(fā)生顯著變化，而且有利于求得比較精準的動平衡影響系數。

通過確定現場鑒相器、傳感器實際位置及已知的振動相位角后，動平衡試驗過程中不平衡力角度的影響因素主要取決于設備機械滯后角[5]。機械滯后角械滯后角大小不僅與設備轉子支撐特性有關，而且也受轉子自身的臨界轉速和需要平衡轉速間的遠近距離影響(見表2)。

表2 剛性支撐系統(tǒng)機械滯后角 (0)

3.2 單平面影響系數的確定

a.測試原始振動數據。測試設備在額定轉速下的原始振動數據A0(見表1)。

b.試加質量M1。M1大小可以按照加重產生的離心力近似等于10%轉子重力的原則來確定。

試加重角度α公式為：

α=β-θ+180°

(1)

式中：β為轉子某一側軸承的原始相位；θ為機械滯后角。

c.測試配重振動數據。配重后啟動設備，升至額定轉速，記錄振動數據A1(見表3)。

表3 首次動平衡后振動數據A1

d.調整配質量M2。

M2的計算公式為：

M2=-A0M1/(A1-A0)

(2)

設備上試加重前后產生的振動矢量ΔA為：

ΔA=A1-A0

(3)

單平面影響系數α’為：

α’=ΔA/M1

(4)

將公式(4)代入公式(2)得出：

M2=-A0/α’

(5)

3.3 動平衡試驗

對凝結水泵電機轉子進行現場動平衡試驗可通過影響系數法進行配重，即首先測試凝結水泵電機額定轉速下無配重振動。然后停機進行振動分析、選定試加質量平面，試加質量后啟動凝結水泵電機，對各軸承振動進行測量。通過加重前后的振動數據計算動平衡影響系數，然后根據所求結果校正配重；校正配重后，啟機測量振動，若振動值降至允許范圍，則現場動平衡試驗結束，否則繼續(xù)進行校正調整[6]。

通過對表1中凝結水泵電機振動原始數據進行分析，發(fā)現電機自由端和驅動端振動基本同相，根據現場所具備的加重平面和允許的加重條件，決定在電機自由端風扇輪上進行配重?？紤]電機工作轉速為1 493 r/min，位于一階臨界轉速之下，機械滯后角可試取為30°，根據現場實踐經驗，首次試加質量約為25 g，即在電機自由端風扇輪單面加質量25 g，角度45°。20190110T15:50:00，電機首次試加重后啟機測試，其加重后振動情況見表3。

與動平衡試驗前相比，凝結水泵電機振動有所下降。停機進行動平衡調整試驗，調整方案為：保留首次配重的前提下，在電機自由端風扇葉輪處再次加質量25 g，角度90°。20190110T20:15:00，第二次動平衡試驗后振動數據見表4。

表4 第二次動平衡后振動數據A2

3.4 處理效果

第二次動平衡試驗啟機后的振動數據分析表明，經過現場2次動平衡試驗后振動得到了很好的改善，使凝結水泵電機在額定工作轉速下能夠安全穩(wěn)定運行，目前該電機運行情況符合我國對于大型旋轉設備安全穩(wěn)定運行的相關規(guī)定[3]。

4 結論

通過對凝結水泵電機振動大故障進行現場診斷分析，發(fā)現不平衡是造成該設備異常振動的主要原因。根據大型旋轉機械動平衡試驗原理，并結合現場實際情況對該凝結水泵電機進行2次現場動平衡試驗，最終使該凝結水泵電機振動大現象得以改善，保證了該設備安全、穩(wěn)定運行。