火電廠給水泵振動原因及處理方法研究

邸鑫

摘 要：隨著電力行業的快速發展，對火電廠設備運行可靠性也提出更高的要求。以火電廠給水泵為典型代表，其在實際運行中極易受外界因素影響而發生振動，成為制約整個系統穩定運行的關鍵部位，這就要求對于給水泵振動及時做好異常檢查分析并采取相應的處理方式，確保火電廠整個系統得可靠運行。文章主要對導致給水泵出現振動問題的相關因素、識別給水泵振動異常的主要方法以及處理給水泵振動問題的具體策略進行探析。

關鍵詞：火電廠；給水泵；原因；處理方法

前言

不可否認近年來我國火電廠取得較快的發展，無論在供電質量與供電效率等方面都可滿足實際生產生活需求，且其關鍵性運行設備如給水泵等也逐漸表現出超高壓、大流量等特征。但實際運行中可發現因轉速的提升往往容易造成振動現象的產生，嚴重情況下轉子可能發生變形或泵軸彎曲等，不利于火電廠的安全生產目標的實現。因此，正確認識火電廠給水泵出現的原因并提出相應的解決策略是現行火電廠給水泵應用中需考慮的重要問題。

1 導致給水泵出現振動的相關因素

1.1 從給水泵轉子角度

給水泵運行過程中往往存在轉子難以保持平衡狀態，此時轉子截面在離心力作用下形成三維曲線，轉子運行過程中該曲線會隨之旋轉且保持相同的速度，容易出現可能導致葉輪磨損或軸彎曲的工頻振動。結合火電廠相關給水泵轉子異常情況，振動振幅大多隨轉子運行速度的增加而呈上升趨勢，當振幅值達到最大值時便產生共振現象。除此之外，轉子運行時因安裝或制造誤差等也易出現中心不對中現象，主要表現為如部件磨損、扭曲或熱膨脹等。而且系統中聯軸器在不對中情況下易出現附加扭矩，如何保證聯軸器合理選擇是給水泵運行需考慮的重要問題[1]。

1.2 從給水泵支撐系統角度

目前對給水泵起支撐作用的相關系統主要包括臺板、基礎底座等，一旦出現基礎不穩或剛度性能較差便可能導致微小振動情況的發生，加上其他不平衡激振力的作用使振動問題得以放大。其中在剛度性能較差方面，通常多表現在系統結構自身以及連接方面的剛度，如臺板、軸承座的連接剛度難以滿足實際要求，整體剛度性能會隨之下降，而在基礎不穩方面主要指給水泵運行中混凝土基礎堅實度較差，容易發生零部件松動或基礎下沉等情況，一旦存在轉子不對中或其他激振力便容易產生共振問題。

1.3 從給水泵內流體流動角度

給水泵運行中需將機械能轉化為流體的勢能和動能，當泵中流體出現異常流動可能導致振動問題的發生。其中的原因具體可體現在汽蝕、水力沖擊兩方面。其中在汽蝕方面，當給水泵內因汽蝕的存在而發生凝結，將產生一定的脈動力，若在其他激振力配合下便容易增加振動強度，引發更為嚴重的振動問題。而在水力沖擊方面，其主要表現為導葉與動葉以同方向位置呈現，導葉疊加情況下葉片沖擊會造成強度極大的振動。無論哪種方式下的振動，其產生的應力作用都可能使葉片受到損傷，影響給水泵的整體運行。

1.4 從給水泵相關構件運行角度

由構件問題導致的振動主要表現為靜止部件、轉子出現摩擦情況，表現出動靜部分難以有效配合，此時從振動信號中可發現存在明顯的削波現象。通常動靜部件摩擦下出現的效應多表現為剛度變化、摩擦與碰撞等三方面。以摩擦與碰撞為例，其容易使轉子在零部件不斷磨損下發生彎曲，當轉子邊界條件發生改變時轉子頻率、剛度會受到影響，因軸系不穩便導致自激振動情況出現。除此之外，給水泵運行中如原動機出現異常或油膜振動等也容易致使振動問題的產生[2]。

2 識別給水泵振動現象的主要方式

對給水泵振動問題的識別是處理振動問題的基本前提。現行大多火電廠在識別給水泵振動現象采取的方式主要以監測、診斷為主。其中在監測方面，如常見的遠程、在線與離線監測系統，其主要得益于傳感器的引入使給水泵相關設備運行中產生的數據得以獲取，在此基礎上分析振動相位、頻率等。一般監測中需考慮的主要以振動信號為主，能夠將所有部件包括管路、轉子等信息反映出來，并對影響設備運行的相關溫度、流量與壓力等信息進行說明。這種以振動信號為主的監測是目前判斷給水泵振動問題的主要方式。除此之外，在識別振動現象方面現行火電廠逐漸引入智能診斷方法，包括模糊診斷、人工神經網絡以及專家系統等，對振動問題的識別可起到至關重要的作用[3]。

3 處理火電廠給水泵振動問題的具體路徑

3.1 轉子與相關構件的穩定運行

對于因轉子失衡問題的解決，在給水泵運行前應做好安裝調試工作，可引入如平衡實驗的方式，使轉子質心位置得以調整，確保平衡力得以有效控制以達到穩定運行的目標。同時針對轉子不對中問題，在解決過程中應注重在檢修安裝中便將對中心尋找出來，并在暖泵過程中做好溫差的合理控制，保證管路不會因溫差的存在而出現膨脹推力。另外，在構件方面，給水平振動現象出現時動靜部件往往因難以配合而發生泵軸彎曲或整體變形等。對此問題，若振動因部件與泵體摩擦而產生可通過動靜間隙的擴大實現摩擦減小的目標，或直接進行軸徑中心位置的調整。但需注意因間隙縮小或消失等而產生故障往往也會出現其他異常情況如轉子失衡或不對中等，因此在處理中應全面考慮，避免故障帶來更多損失[4]。

3.2 油膜振蕩與支撐系統異常處理策略

針對油膜振蕩問題，大多火電廠采取的策略多集中在對轉子臨界轉速進行提升，能夠將油膜振蕩進行控制。但給水泵運行中這種轉速提升的方式將難以適用，要求引入反渦旋技術使油流被干擾，或提升偏心率使轉子能夠對渦動進行抵消。同時在解決該類問題時以往學者研究也提出進行油膜壓力的提升采取軸承更換的方式，能夠減緩渦動形成的速度。而對于支撐系統異常情況，在處理過程中常見的解決方式主要以軸承座剛度提升為主，通過腳螺栓的緊固使基礎更為牢固，為給水泵的可靠運行提高保障。

3.3 流體流動異常解決策略

因流體流動異常而產生的振動問題，實際處理過程中要求做好給水泵的選取工作，使其無論在性能或運行特性等各方面都可滿足相應要求，防止不穩定運行狀態下流體流動發生異常。同時需注意，因汽蝕或水力沖擊引起振動時，水流聲音不斷變化過程中能夠分析振動的嚴重程度，在此基礎上可使蝸舌、泵殼二者間距進行增加，或直接對流道線型進行改變可使沖擊得以減緩。且為使水力沖擊得以弱化也要求在安裝中便將導葉頭部、動葉出口邊進行錯開。另外對于汽蝕問題的存在，要求在給水泵應用中注重避免管路阻力損失增加，可通過誘導輪的安裝或其他類型葉輪的設置使汽蝕發生的概率得以降低，或者直接對泵的安裝進行控制，也可達到預防汽蝕問題的目標[5]。

4 結束語

做好給水泵振動的處理工作是保證火電廠穩定運行的重要途徑。實際處理中應正確認識水泵振動產生的原因包括水泵轉子、支撐系統、流體流動以及其他構件等方面，在此基礎上引入相應的識別振動問題的監測與診斷方法，并結合振動問題產生的原因采取針對性的處理策略，使給水泵振動問題發生的概率降至最低，為火電廠的可靠運行提供保障。

參考文獻

[1]劉亞昆，吳興偉.火電廠給水泵振動原因分析及處理[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2013，4：337-341.

[2]李暉.探究火電廠給水泵振動原因分析及處理[J].科技創新導報，2015，13：59.

[3]王婷.火電機組水泵故障分析及整治方法研究[D].上海交通大學，2013.

[4]李暉.探究火電廠給水泵振動原因分析及處理[J].科技創新導報，2015，13：59.

[5]閆建東.火電廠鍋爐給水泵運行參數優化改進及出力匹配研究[D].華北電力大學，2014.