閉式水泵振動超標原因分析及處理方法

王學成WANG Xue-cheng

（寧夏京能寧東發電有限責任公司，銀川750400）

0 引言

寧夏京能寧東發電有限責任公司一期2×660MW汽輪機組為哈爾濱汽輪機廠生產的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、間接空冷凝汽式汽輪機，型號CLNJK660-24.2/566/566型。#1機組于2011年3月18日通過168小時試運后投入商業運行，#2機組于2011年6月20日通過168小時試運后投入商業運行。鍋爐為哈爾濱電氣集團股份有限公司生產的2210/25.4型660MW超臨、單爐膛、固態排渣鍋爐。發電機為哈爾濱電氣集團股份有限公司生產配套。

1 閉式水系統簡介及主要設備參數

我公司每臺機組閉式冷卻水系統設有2臺SLOW350-440B型冷卻水泵，為上海連成（集團）有限公司生產的單級雙吸臥式水平中開離心泵，每臺泵入口設置有3.0mm精度濾網，系統正常運行時一用一備，水源為來自高位膨脹水箱的除鹽水，水箱設計在主機房26米層，水箱容積10m3，鋼板焊接，其作用是向汽輪機、鍋爐、發電機的輔助設備提供冷卻水。水箱補水有除鹽水和凝結水兩路，正常情況下使用除鹽水補水。閉式水由輔機冷卻水冷卻，設計兩臺M30-FG型閉式水熱交換器，換熱器結構為板式換熱，上海阿法拉伐公司生產，正常運行時一用一備，單臺傳熱面積780.3m2。

表1 閉式水泵及配套電機參數

2 設備投運后運行情況

公司#1機組設備自2010年11月開始陸續投入試運行，#1機組閉式水系統檢查完后投運，兩臺泵前后軸承振動均在0.10mm左右，運行一段時間后振動值有升高趨勢，在0.11-0.13mm左右。在11月至2月試運行過程中，由于振動超標廠家先后兩次更換了兩臺泵的前后軸承，解體后檢查軸承滾珠有磨損跡象，軸承室內潤滑脂顏色變黑，廠家解體檢修更換軸承后振動有所下降，但均超出設計值，廠家交代可以運行。#12閉式水泵振動歷史數據如下（截取10天數據，單位mm）。

表2

#2機組投運后兩臺泵的振動現象和#1機組的振動趨勢相似，兩臺泵各更換過一次軸承，軸承及潤滑脂和#1機組現象相似。兩臺機組完成168小時試運后，4臺閉式水泵振動基本在0.10mm左右運行，系統管道振動也較大。

3 原因分析及解決方法

引起泵振動的原因很多，一般情況下離心泵的振動有機械原因、水力方面原因以及其他綜合因素造成的振動。根據現場設備的實際情況以及收集的振動數據，我們組織專業人員從設備、系統及運行方式等各方面進行了分析，最終確定了檢修方向，在#1機組C級檢修過程中，徹底對兩臺泵進行了檢修，修后振動值下降至0.06mm左右。主要從以下幾個方面進行：

3.1 轉子質量不均衡 轉子的平衡是有其上各個部件（包括軸、葉輪、軸套、平衡盤等）的質量平衡來達到的，由于水泵轉子質量不均衡引起的水泵振動現象是最為常見原因之一。離心泵的葉輪或軸等轉動零件經過長時間運轉后，由于磨損和腐蝕以及局部損壞等原因均可造成轉子的質量不平衡。旋轉時就會使葉輪在高速運轉中產生一個較大的離心力，導致泵振動，甚至是破壞性振動，其振動頻率和轉速一致，而振幅與負荷、吸入壓力大小無關，僅隨轉速變化而變化。當泵檢修后，尤其是更換轉動部件以后，要重新做動平衡試驗，進行校正，達到平衡才能消除振動。

3.2 汽機側閉式水系統管道晃度較大 按照系統設計，檢查系統支吊架安裝情況，閉式水系統管道支吊架設計符合設計要求，但是入口母管晃度較大（DN500），母管前后設計了三處吊架，入口母管晃度造成泵入口管道晃動，影響設備的正常運行。根據現場布置情況，在靠近立柱處設計了一處滑動固定支架，入口母管可以沿軸向自由膨脹，但限制其徑向晃動，以此改善了兩臺泵入口管道的晃動問題，保證了水泵入口管道在允許晃動范圍內。滑動支架安裝后，入口管道晃動大為改善，水泵振動值下降約0.01mm左右。

3.3 泵入口管道布置問題 由于入口流體自立管垂直下落后對管道濾網進行沖擊，加上濾網的節流作用和擴容會造成流體流場的紊亂，以至于影響到泵入口流體的水力模型，從而影響到泵的流量特性，引起水泵振動增加。我公司閉式水泵入口濾網為不銹鋼材質，孔徑為0.3mm，通流倍率為1:3，通流面積較大，而且閉式水的水質相對較為潔凈，系統進入雜質的可能性較小，可以排除造成濾網堵塞造成水泵振動的增加。在小修過程中，我們將#11閉式水泵的入口濾網取出而保留#12濾網，投入系統運行，濾網部位的管道振動略有下降，但是水泵本身振動幾乎沒有改變，切換至#12泵后無明顯區別。計劃下一步對泵入口管道進行改進，使流體平緩進入，減緩泵入口沖擊力。

3.4 系統管道內積存空氣 在#21閉式水泵的一次切換過程中，泵體排空打開后大約1min左右才開始排水，而在之前的啟動過程中，排空時間約20-30s，隨即對管道系統的高處排空點全部打開排氣，發現排空管道內的水為乳白色，觀察1min后水質變清，經化驗確定為水中溶有空氣。沿爐側閉式水系統檢查發現，磨煤機、風機及機側氫冷器冷卻水管道高處均無排空點，小修時對上述高處均加裝排空管道，啟泵前對系統進行全面排空，啟動后水泵運行平穩，振動下降約0.01-0.015mm。隨后要求發電部在設備運行過程中每周定期排空兩次，水泵振動未出現上升現象。

3.5 水泵基礎及與電機連接問題 閉式水泵和電機共用基礎底座，水泥基礎上安裝有200mm槽鋼基座，水泵和電機通過地腳螺栓安裝在槽鋼基座上，檢查中發現基礎槽鋼的振動達到0.10mm左右，我們采取了如下措施：

①在槽鋼側面處各加裝了四塊加強筋板（厚度20mm），采用滿焊焊接，加強基礎槽鋼的支撐強度。②槽鋼框架內無填充物，將基礎水泥表面鑿出10-20mm密集麻坑，使用高標號水泥砂漿灌漿，加強泵體基礎抗震能力。③將#12閉式水泵地腳螺栓、泵和電機聯軸器以及進、出口法蘭松開，使泵處于自由狀態。隨后將泵出口管道支座焊口切割開檢查，發現出口管道抬高約20mm，我們將水泵和電機整體抬高，消除泵進、出口法蘭錯口后，重新對出口管道和支座進行焊接，減輕管道對泵體的附加作用力。④電機地腳螺栓處加裝的墊片數超標，根據抬高量重新加工了地腳墊板，中心調整時使用的不銹鋼墊片均未超過三片，中心標準控制在0.03mm以內。⑤閉式水泵聯軸器為剛性連接，連接螺栓加裝了減震圈，檢查發現部分減震圈已有破損痕跡，全部進行了更換。

4 結論

通過以上工作，水泵啟動后振動值下降了0.03-0.05mm左右，且進出口管道振動也明顯改善。下一步計劃在水泵的入口管道處加裝膨脹節，以進一步改善管道對泵體振動的影響。根據對#12閉式水泵的改進工作，對其他三臺水泵也進行了上述處理，泵振動值均下降了0.05mm左右，且再未更換過軸承，大大提高了設備的安全性和經濟性。為了預防閉式水泵振動過大，除了在泵的設計、管路施工和調試等方面進行嚴格控制外，在日常維護過程中需要嚴格執行設備輪換制度，定期對前后軸承室油脂進行檢查和更換，保證軸承的潤滑良好。日常巡檢注意水泵地腳螺栓檢查，發現松動立即處理，水泵切換后檢查聯軸器減震墊圈，必要時更換?？傊ㄟ^日常精心維護和設備的定修，可以保證設備的安全可靠運行。

[1]《SLOW系列中開蝸殼式離心泵》說明書.

[2]安連鎖.泵與風機[M].中國電力出版社,2001:2-9.

[3]李玉柱,苑明順.流體力學[M].清華大學出版社,1997:52-71.