發(fā)電廠電動(dòng)給水泵振動(dòng)原因分析及處理

中國電建集團(tuán)核電工程有限公司 陳 昊

1 電動(dòng)給水泵振動(dòng)故障的常見測量方法

電動(dòng)給水泵振動(dòng)故障的常見測量方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是相對的，某些方法可能在特定場景下具有更高的優(yōu)勢。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)和振動(dòng)信號特性選擇合適的測量方法[1]，見表1。

表1 常規(guī)測量方法對比

2 發(fā)電廠電動(dòng)給水泵振動(dòng)原因分析

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)問題

電動(dòng)給水泵振動(dòng)的一個(gè)重要原因是設(shè)備結(jié)構(gòu)問題。剛性不足可能導(dǎo)致振動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)給水泵的某些部件（如泵體、支架、基礎(chǔ)等）的剛性不足時(shí)，可能導(dǎo)致泵在運(yùn)行過程中產(chǎn)生振動(dòng)。這種振動(dòng)可能隨著泵的運(yùn)行狀態(tài)變化而變化，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。設(shè)備連接松動(dòng)也可能引發(fā)振動(dòng)。設(shè)備連接部位（如法蘭、螺栓等）的松動(dòng)可能引發(fā)振動(dòng)。在泵運(yùn)行過程中，由于液體流動(dòng)產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，可能導(dǎo)致連接部位發(fā)生位移或變形，從而引起振動(dòng)。另外，軸線對中不準(zhǔn)確也是振動(dòng)的一個(gè)常見原因。當(dāng)電動(dòng)給水泵的軸線未嚴(yán)格對中時(shí)，泵軸可能產(chǎn)生彎曲，導(dǎo)致泵的振動(dòng)加劇。這種情況可能發(fā)生在設(shè)備安裝過程中，也可能由于設(shè)備長期運(yùn)行而產(chǎn)生變形。此外，設(shè)備材料和制造工藝也可能影響振動(dòng)。例如，材料缺陷、焊接缺陷或鑄造缺陷等可能導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生異常振動(dòng)。還有一種情況是泵內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)或者流道設(shè)計(jì)不合理，可能導(dǎo)致流體在泵內(nèi)產(chǎn)生渦流、氣蝕等不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而引發(fā)泵的振動(dòng)[2]。

2.2 軸承損壞

軸承是電動(dòng)給水泵內(nèi)的關(guān)鍵部件，其負(fù)責(zé)支撐泵軸并減小摩擦，從而保證泵的平穩(wěn)運(yùn)行。然而，在長期運(yùn)行過程中，軸承可能會(huì)出現(xiàn)各種損壞，導(dǎo)致泵的振動(dòng)問題。軸承損壞的原因有很多，其中一個(gè)主要原因是潤滑不足或潤滑油劣化。潤滑油的質(zhì)量和數(shù)量對軸承的正常運(yùn)行至關(guān)重要。如果潤滑油質(zhì)量不佳或者油量不足，軸承可能會(huì)受到過度摩擦和磨損，進(jìn)而引起泵的振動(dòng)。

另一個(gè)原因是軸承安裝不當(dāng)，如軸承間隙過大或過小，可能導(dǎo)致軸承的局部過熱和磨損，從而產(chǎn)生振動(dòng)。此外，軸承過載也是損壞的常見原因。當(dāng)泵承受過大的負(fù)荷或扭矩時(shí)，軸承可能會(huì)受到過大的壓力，導(dǎo)致內(nèi)外圈之間的接觸不良，進(jìn)一步引發(fā)振動(dòng)。軸承損壞還可能是由于軸承的制造和材料缺陷。軸承的制造過程中可能會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的表面，導(dǎo)致軸承在運(yùn)行過程中產(chǎn)生異常噪聲和振動(dòng)。

同時(shí)，軸承材料的缺陷，如金屬疲勞、內(nèi)部裂紋等，也可能導(dǎo)致軸承在運(yùn)行過程中突然失效，進(jìn)而引發(fā)泵的振動(dòng)。外部環(huán)境中的污染物也可能對軸承產(chǎn)生影響，如水分、灰塵等，其可能導(dǎo)致軸承磨損加劇，最終引發(fā)振動(dòng)。軸承損壞可能由多種原因引起，涉及潤滑、安裝、負(fù)荷、制造和材料等方面。為了確保電動(dòng)給水泵的穩(wěn)定運(yùn)行，需要密切關(guān)注軸承的運(yùn)行狀態(tài)，定期檢查和維護(hù)，以降低軸承損壞引發(fā)的振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 不平衡和偏心

不平衡是指泵的旋轉(zhuǎn)部件（如葉輪、軸等）在旋轉(zhuǎn)過程中，質(zhì)量分布相對于軸線的不均勻，從而導(dǎo)致泵產(chǎn)生振動(dòng)。偏心則是指泵軸線與葉輪或軸承軸線之間的偏移，這種偏移可能導(dǎo)致泵的運(yùn)行不穩(wěn)定，并引發(fā)振動(dòng)。不平衡和偏心問題在泵運(yùn)行過程中可能相互影響，共同導(dǎo)致泵的振動(dòng)。

不平衡的主要原因包括以下幾點(diǎn)。泵的制造工藝問題，如鑄造、焊接等過程中產(chǎn)生的缺陷，可能導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)部件的質(zhì)量分布不均勻。其次，旋轉(zhuǎn)部件在使用過程中可能出現(xiàn)磨損、腐蝕、結(jié)垢等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會(huì)改變部件的質(zhì)量分布，從而引發(fā)不平衡。最后，泵在安裝過程中，如果葉輪和軸的安裝不當(dāng)，也可能導(dǎo)致不平衡。

偏心的原因有幾點(diǎn)。首先，泵的安裝問題，如軸承座、葉輪等部件的安裝不準(zhǔn)確，可能導(dǎo)致軸線偏移。其次，泵軸的彎曲或扭曲也可能導(dǎo)致偏心。長期運(yùn)行過程中，軸承磨損、軸線熱脹冷縮等現(xiàn)象也可能導(dǎo)致軸線發(fā)生偏移。最后，外部因素，如基礎(chǔ)不穩(wěn)定、土壤沉降等，也可能對泵的軸線產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致偏心。

2.4 液體流動(dòng)異常

泵的正常運(yùn)行依賴于流體在泵內(nèi)的穩(wěn)定流動(dòng)，如果流動(dòng)出現(xiàn)異常，可能導(dǎo)致泵的振動(dòng)問題。液體流動(dòng)異常主要表現(xiàn)為渦流、氣蝕、流量不穩(wěn)定等現(xiàn)象。泵內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題就會(huì)造成振動(dòng)，如葉輪設(shè)計(jì)不當(dāng)、流道狹窄或彎曲、消能器位置不合理等，可能導(dǎo)致流體在泵內(nèi)產(chǎn)生渦流、氣蝕等不穩(wěn)定現(xiàn)象。這些現(xiàn)象可能使泵承受不均勻的壓力，從而引發(fā)振動(dòng)。

其次，泵的運(yùn)行工況不當(dāng)。當(dāng)泵運(yùn)行在遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)工況的區(qū)域時(shí)，如低流量或過高流量，可能導(dǎo)致流體在泵內(nèi)產(chǎn)生異常流動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)振動(dòng)。此外，泵的進(jìn)出口管道設(shè)置不合理，如管道長度過長、彎頭過多、閥門設(shè)置不合理等，也可能影響流體的穩(wěn)定流動(dòng)，并引發(fā)振動(dòng)。還有一種情況是泵串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的干擾。當(dāng)多臺泵共同運(yùn)行時(shí)，泵之間的相互干擾可能導(dǎo)致流體在泵內(nèi)產(chǎn)生異常流動(dòng)。

這種異常流動(dòng)可能加劇泵的振動(dòng)，甚至導(dǎo)致泵的損壞。此外，泵的進(jìn)出口壓力波動(dòng)也可能導(dǎo)致液體流動(dòng)異常[3]。當(dāng)進(jìn)出口壓力波動(dòng)較大時(shí)，可能導(dǎo)致泵內(nèi)的液體流動(dòng)不穩(wěn)定，從而引發(fā)振動(dòng)。總之，液體流動(dòng)異常可能由多種原因引起，涉及泵的設(shè)計(jì)、運(yùn)行工況、管道設(shè)置等方面。

2.5 其他原因

造成發(fā)電廠電動(dòng)給水泵振動(dòng)的原因還有很多，其他造成發(fā)電廠電動(dòng)給水泵振動(dòng)原因見表2。

表2 其他造成發(fā)電廠電動(dòng)給水泵振動(dòng)原因

3 發(fā)電廠電動(dòng)給水泵振動(dòng)處理辦法

3.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化

降低發(fā)電廠電動(dòng)給水泵振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)并提高運(yùn)行穩(wěn)定性，設(shè)備結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化是關(guān)鍵手段之一。本文提出了從幾個(gè)方面進(jìn)行的調(diào)整與優(yōu)化。

在泵的設(shè)計(jì)階段，應(yīng)通過改進(jìn)葉輪設(shè)計(jì)、優(yōu)化流道以及合理設(shè)置消能器等措施，降低渦流、氣蝕等異常流動(dòng)現(xiàn)象，從而減少泵的振動(dòng)。同時(shí)，選用高質(zhì)量的材料和制造工藝，有助于提高泵的整體性能與穩(wěn)定性。對于特殊工況的泵，例如高溫、高壓或腐蝕性環(huán)境，應(yīng)選擇適合此類環(huán)境的材料和結(jié)構(gòu)，以保證泵在惡劣環(huán)境下的正常運(yùn)行。

在泵安裝過程中，確保各部件如泵軸、葉輪、軸承等精確對中，以減少不平衡和偏心問題。此外，合理設(shè)置泵的基礎(chǔ)和支撐結(jié)構(gòu)，可以提高泵與基礎(chǔ)之間的接觸穩(wěn)定性，從而降低振動(dòng)傳遞。對于大型泵，還可以采用隔振措施，降低地基振動(dòng)對泵的影響。

優(yōu)化泵的進(jìn)出口管道布局，通過減少管道長度、彎頭數(shù)量等措施，降低流體阻力，保證流體在泵內(nèi)的穩(wěn)定流動(dòng)。此外，加強(qiáng)管道支撐結(jié)構(gòu)，有助于減少管道振動(dòng)對泵的影響。對于長輸距離的管道系統(tǒng)，還可以采用阻尼器等減振裝置，進(jìn)一步降低振動(dòng)。

根據(jù)實(shí)際工況對泵的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化。適當(dāng)調(diào)整泵的運(yùn)行參數(shù)，使其盡可能地接近設(shè)計(jì)工況，有助于降低液體流動(dòng)異常引發(fā)的振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。對于變工況的泵，可以采用變頻調(diào)速等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)泵運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整，提高運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.2 軸承的更換與維護(hù)

在發(fā)電廠電動(dòng)給水泵的運(yùn)行過程中，軸承作為關(guān)鍵部件之一，其狀況對泵的振動(dòng)有著直接影響。因此，軸承的更換與維護(hù)顯得尤為重要。維修人員要定期對軸承進(jìn)行檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)磨損、損壞或過早失效等問題。一旦發(fā)現(xiàn)軸承存在問題，應(yīng)立即更換，以免影響泵的正常運(yùn)行。在選擇軸承時(shí)，要正確選擇軸承型號，確保其適用于泵的工作環(huán)境。使用合適的潤滑油對于延長軸承壽命和降低振動(dòng)非常重要。按照制造商推薦的維護(hù)周期進(jìn)行潤滑保養(yǎng)，以保持軸承處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。提高維修人員的技能水平，確保其能夠正確地拆卸、清洗、組裝和調(diào)整軸承。維修過程中要遵循操作規(guī)程，避免因?yàn)榫S修不當(dāng)而引發(fā)新的問題。

3.3 平衡與對中

對中的精度直接影響泵的運(yùn)行穩(wěn)定性，在安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循操作規(guī)程，采用專業(yè)工具進(jìn)行對中檢測是必須遵守的原則。另外，定期對泵進(jìn)行動(dòng)平衡檢測和校正也是必不可少的措施。動(dòng)平衡是指在泵的運(yùn)行過程中，確保葉輪等轉(zhuǎn)動(dòng)部件的質(zhì)量分布均勻，以降低振動(dòng)。通過專業(yè)的動(dòng)平衡儀器進(jìn)行檢測，可以發(fā)現(xiàn)不平衡部位，并采取相應(yīng)的平衡措施，如加重或去重，以恢復(fù)平衡。

3.4 優(yōu)化流體流動(dòng)

液體流動(dòng)的優(yōu)化要從幾個(gè)方面著手。改進(jìn)葉輪設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的流體力學(xué)原理和數(shù)值模擬技術(shù)，優(yōu)化葉輪的形狀和結(jié)構(gòu)，以提高流體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)效率，減少渦流和氣蝕現(xiàn)象。合理布置進(jìn)出口管道，降低管道中的流體阻力。采用合理的管道布局，減少彎頭數(shù)量和管道長度，以保證流體在泵內(nèi)的穩(wěn)定流動(dòng)。適當(dāng)調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速、流量等參數(shù)，使泵的運(yùn)行盡可能接近設(shè)計(jì)工況，降低液體流動(dòng)異常所導(dǎo)致的振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語

發(fā)電廠電動(dòng)給水泵振動(dòng)問題是直接關(guān)系到發(fā)電廠的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。通過采取措施，可以顯著降低發(fā)電廠電動(dòng)給水泵的振動(dòng)，提高其運(yùn)行穩(wěn)定性，從而確保發(fā)電廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際操作中，應(yīng)綜合考慮各種因素，制定針對性的解決方案，以便更有效地應(yīng)對振動(dòng)問題。