高壓鍋爐給水泵的振動分析及處理方法

□于樹陽　□李　猛　□韋　雪　□劉方旭

沈陽鼓風機集團股份有限公司　沈陽　110869

高壓鍋爐給水泵的振動分析及處理方法

□于樹陽□李猛□韋雪□劉方旭

沈陽鼓風機集團股份有限公司沈陽110869

通過對某電廠300 MW機組高壓鍋爐給水泵運行過程中產生的振動現象進行分析研究和處理，同時結合其它產品，綜合論述了泵振動原因及處理方法，對設備的運行維護起到指導性的作用。

高壓鍋爐給水泵是火電機組中最重要的輔機設備之一，是保證電廠穩發、滿發、高效的主要設備，其安全穩定運行具有重要意義。在高壓鍋爐給水泵經常出現的故障中，振動是最多見的［1-10］，其振動原因也是最復雜的，所以分析振動產生的原因、現象并尋求解決方法顯得格外重要。通過對某電廠300MW機組高壓鍋爐給水泵運行過程中產生的振動現象進行分析研究，從多個角度綜合論述了振動原因及處理方法，希望對高壓鍋爐給水泵（或同類旋轉機械）的運行維護有所幫助，高壓鍋爐給水泵結構如圖1所示。

1　泵振動原因分析

1.1泵現場運轉振動測試情況

某電廠300 MW機組配A、B、C三臺高壓鍋爐給水泵，兩運一備，調試中發現B泵振動超標，主要表現在驅動側，如圖2所示。

圖1　高壓鍋爐給水泵結構

1.2泵振動原因分析

（1）波德圖分析：由圖2可知，在0～4 800 r/min范圍內，驅動側水平振動隨轉速的增加一直呈上升趨勢，之間沒有明顯峰值。振動在4 800 r/min時達到最大，說明泵組在0～4 800 r/min之間不存在共振現象。

圖2　驅動側軸承振動啟動升速波德圖

（2）振動數據分析：由表1可知，在4 800 r/min時，驅動側振動烈度為12.8 mm/s，非驅動側振動烈度為6.45 mm/s，從量值上看軸承振動烈度已超標。

表1　振動情況列表

1.3分析結果

（2）軸承振動除由不平衡引起外，還受非轉頻激振力影響，如：基礎、管道振動；中心位移、水力因素和軸承間隙及不穩固。

1.4振動處理方法［11-12］

（1）消除不平衡，對轉子不平衡量配重，配重后驅動側軸承振動烈度由12.8 mm/s降至8.9 mm/s，非驅動側振動烈度由6.45 mm/s降至2.2 mm/s。

（2）消除非轉頻激振力，經檢測排查，對泵組軸中心對中及軸瓦間隙進行了適當調整。

經上述處理，在正常工作范圍內經過再循環及帶負荷連續運行工況下考核，振動烈度＜4.5 mm/s，滿足DCS系統振動烈度保護要求。

2　綜述

對于高壓鍋爐給水泵，由結構特點引起振動的原因很多，主要有以下幾方面。

2.1基礎不穩產生的振動

觀察到上述問題，筆者在學校有關部門的支持下，針對高中生如何進行有效的物理糾錯這一問題進行了初步的研究，并得出了一些成果，為了驗證其可行性，筆者在任教的高三班級中做了初步的嘗試，就日常教學感受以及今年高考的情況來看，結果令人欣慰，主要體現在，教學過程中，師生的壓力都有所減輕，學生養成了主動糾錯的習慣，物理學習的積極性得到了提升，教師能夠獲得學生學習的真實情況信息，教學效率得到了提高，在最后的高考中，班級的表現也比較喜人.下面，筆者就簡要談談自己針對上述問題采取了哪些措施.

基礎不穩、松動或下沉可以產生振動，如果基礎的固有頻率與鍋爐給水泵的轉速貼近或一致，還會產生共振。這種振動的主要特征是：常見1倍和2倍工頻；主要振幅在水平和垂直方向，多在泵軸或軸承體處。消除這種振動的方法是對基礎進行加固或重新打基礎。

2.2驅動機引起的振動

電動機或小汽輪機是給水泵的驅動設備，如果驅動機的振動超標，這種振動通常會通過聯軸器甚至基礎傳遞給高壓鍋爐給水泵，從而使給水泵產生振動。這種振動的主要特征與驅動機振動特征基本一致，消除這種振動的方法是消除驅動機的振動。

2.3管路系統產生的振動

管路系統作用在給水泵上的外力過大，使給水泵發生振動。這種振動的主要特征是：多見于2倍工頻，主要振幅多見于軸向，也見于水平和垂直方向。消除方法是重新設計管路系統，盡量減小作用在泵體上的外力。

另外，管路系統支撐不牢也會產生振動，這個振動會直接傳導給給水泵，使泵也產生振動。這種振動的主要特征是：各種頻率均可能發生，但多見于低頻振動；振幅在水平、垂直和軸向均有，較多見于水平方向；主要振幅多在管道、泵體和基礎上。消除這種振動的方法是對管路系統進行加固。

2.4安裝時找正精度不夠產生的振動

在安裝過程中，如果驅動機與給水泵的對中不能滿足要求，或是正式運轉后泵體溫度升高產生了熱位移，從而導致轉子對中出現較大偏差，也會產生振動。這種振動的主要特征是：多見于2倍工頻，也有1倍工頻；主要振幅常見于軸向和水平方向，主要振幅位置為聯軸器和泵軸。消除這種振動的方法是：嚴格按照安裝規范操作，保證轉子的對中精度；由于泵體熱位移產生的對中偏差，可以在找正時考慮熱位移值。

2.5水力沖擊產生的振動

汽蝕產生的振動：給水泵在發生汽蝕時，會產生劇烈的振動和噪聲，這種振動的主要特征是次低頻振動。主要振幅在水平和垂直方向，主要振幅位置在泵體吸入側、基礎和管道。消除這種振動的方法是提高泵吸入口壓力，通過對除氧器加壓的方式提高泵吸入口壓力。

壓力脈動產生的振動：給水泵在低于最小流量工況長時間運行時，會導致泵體內流場狀態惡化，甚至在局部區域產生回流或負壓區，并沿圓周方向旋轉。由此產生的壓力脈動使泵的壓力和流量出現交錯變化，使泵及其壓力管路產生劇烈振動。消除這種振動的方法是：避免在小流量工況下運轉，科學布置管路系統，避免管路系統留存空氣并合理排氣。

水力沖擊產生的振動：給水泵運行時，高溫高壓水在通過葉輪、導葉進入到下一級的流動過程中，會產生水力沖擊，而且沖擊程度與泵體的參數和轉速等有關。當這一水力脈沖傳導給管路或基礎時，就產生振動。消除這種振動的方法是從泵的設計階段考慮，合理布置葉片位置，選取合理的分水角間隙等。

2.6機械故障產生的振動

在給水泵運行過程中，熱膨脹不均、軸向位移過大都會導致動靜刮擦，從而產生振動。軸瓦與軸配合間隙不當、頂部與軸承蓋之間預緊力不夠也會產生振動。消除這種振動的方法是解體檢修更換磨損件，調整間隙及預緊力。

2.7支撐不穩產生的振動

泵底座剛度不夠會產生振動。另外，調整泵中心時可能會在泵本體與底座間放調整墊片，墊片數量過多，也會導致振動。消除這種振動的方法是加強底座剛度，增加加強筋，減少墊片數量，增強穩固性。

2.8轉子動平衡不合格引起的振動

泵轉子動平衡不合格極易引起振動，這種振動的主要特征是：多見于1倍工頻；主要振幅位于水平和垂直方向。消除這種振動的方法是解體重新做動平衡，提高動平衡精度，或現場找正進行配重，滿足動平衡精度要求。

3　結束語

振動原因非常復雜，振源也很難確定。根據經驗，建議按照以下方法尋找振源：先外圍后中心；先系統后本體。首先從外圍的基礎、管道系統等入手，排查外部原因。然后從設備自身尋找，排查內部原因。找到若干個可疑點，依據頻譜特征和以上所述振動特性進行判斷排除，直到找到故障點。頻譜分析的特征圖形包括：波德圖、極坐標圖、軸心動態軌跡、軸心靜態軌跡、頻譜圖、瀑布圖、級聯圖和趨勢圖。

綜上所述，引起高壓鍋爐給水泵振動的原因是多方面的。在實際的運行維護中，務必嚴格執行檢修及安裝工藝才能從根本上避免故障的發生；出現問題后，要具體情況具體分析，因為多數振動的特征不是單一的，而是多個特征的疊加，需要通過多方數據綜合分析才能確定。

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Through analysis and treatment of the generated vibration during running of high pressure boiler feed pump of a 300 MW unit in a generating station while combining with other products，all possible causes and treatment processes of the pump vibration are addressed with an attempt to play a guiding role in equipment operation and maintenance.

高壓鍋爐給水泵；振動；原因分析；處理方法

High Pressure Boiler Feed Pump；Vibration；Analysis ofCauses；Treatment Process

TH311

A

1672-0555（2016）02-020-03

2015年12月

于樹陽（1981—），男，本科，工程師，主要從事水泵設計工作