淺析650MW超臨界機組汽動給水泵運行中振動控制

浦逸恒　宋波

摘 要：汽動給水泵是發電廠最重要的輔機之一，汽泵組的正常運行是保證發電機組安全經濟運行的必要前提。本文結合公司汽泵組運行中的實際情況，對汽泵振動大導致跳閘的原因從電力、機械、水力、操作等四個維度進行了深入分析，并有針對性的提出改進意見，在實際運行中起到了實效，以期為國內相近類型汽泵組的運行提供經驗借鑒。

關鍵詞：汽動給水泵；振動；跳閘；轉動部件；運行工況

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）22-0138-01

1 概述

我公司汽動給水泵組小機采用杭州汽輪機廠單軸、單缸、單流、純凝汽、反動式小汽輪機，額定轉速5710 rpm。汽動給水泵采用上海電力修造總廠FK4E39SC型給水泵。汽泵1B于2014年1月更換芯包；汽泵1A于2016年10月1號機大修期間更換芯包；小機1A、1B也均在2016年的108A檢修中進行過解體大修。

2 汽泵組振動實際情況

1號機108A檢修后汽動給水泵組1A、1B發生過多次跳閘和振動異常事件，汽泵組1A、1B均有過跳閘現象，以1B居多，跳閘前一次負荷為530MW，其他均在600MW以上高負荷期間。且跳閘時汽泵與小機振動均較高、均在5600rpm以上高轉速期間。當時相關的小機進汽溫度、壓力以及機組負荷、給水流量等參數均相對穩定并無明顯波動。如下：1）2016-11-30，小機1B前軸承振動測點1突然上升至跳閘值，汽泵1B跳閘；2）2016-12-01，1號機檢修后啟動期間機組負荷650MW，小機1A前軸承振動突然上升至跳閘值，汽泵1A跳閘；3）2017-02-08，負荷650MW小機1B兩端軸振從40μm快速攀升至超過90μm跳閘值動作（小機和汽泵振動均高）；4）2017-02-10， 負荷640MW，小機1A兩端軸振從50μm 快速攀升至超過90μm跳閘值動作。5）2017-05-20，機組負荷640MW，汽泵轉速5700rpm，汽泵1B兩端振動逐漸增大，DCS最高點振動顯示104μm，就地實測振動最大1.3絲，降機組負荷至610MW，汽泵1B兩端振動逐漸恢復正常。

3 兩組汽動給水泵組運行現狀

（1）汽泵1A、1B在高負荷期間（600MW以上），汽泵組轉速通常會超過額定轉速，汽泵轉速至5700rpm以上時，汽泵振動值較高，振動值超過80μm，最大時甚至達到100μm以上。（2）高負荷下，小機1A振動個別點伴隨汽泵振動有所上升至60μm以上，但未達到報警值，小機1B振動上升不明顯。（3）500MW以上時升負荷或降負荷過程中汽泵振動也會增大，待負荷平穩時（600MW以下），振動有所下降。（4）經觀察發現汽泵轉速達到5700rpm時，汽泵1A轉速會有一段時間不變，而汽泵1B轉速會在5700上下波動，波動幅度在100rpm左右。

4 對汽泵振動的原因分析

電氣方面：這里討論汽泵前置泵電機。（1）電機內部磁力不平衡和其它電氣系統的失調，常引起振動和噪音。如異步電動機在運行中，由定轉子齒諧波磁通相互作用而產生的定轉子間徑向交變磁拉力。（2）大型同步電機在運行中，定轉子磁力中心不一致或各個方向上氣隙差超過允許偏差值等，都可能引起電機周期性振動并發出噪音。因此，汽前泵的振動引起水力方面的擾動有可能引起汽泵入口流速、壓力變化，從而引起汽泵振動加大。

機械方面：（1）小機和汽泵轉動部件質量不平衡、安裝質量不良、機組軸線不對稱、軸彎曲。（2）小機與泵的找正不當偏心超過允許值。（3）零部件的剛度和機械強度差、軸承和密封部件磨損破壞形成轉子偏心。（4）水泵臨界轉速出現與機組固有頻率一致引起的共振。（5）軸承質量不合格，潤滑油缺油或油質變差。（6）盤根或機械密封壓得過緊。（7）小機振動異常帶動泵的軸承振動異常；（8）汽泵組底座、地基不牢固。（9）水泵葉輪損壞、局部堵塞或松動、盤根或軸承過緊。（10）出口管道振動過大或管道阻力過大，泵的再循環管路震動。（11）聯軸器花墊損壞或安裝不良，不同心。

水力方面：水泵進口流速和壓力分布不均勻，泵進出口工作液體的壓力脈動、液體繞流、偏流和脫流，非定額工況以及各種原因引起的水泵汽蝕等。當泵的入口壓力低于相應水溫下的壓力時，會發生汽蝕并伴隨劇烈振動。機組進水流道設計不合理，機組啟動和停機順序不合理等都會使進水條件惡化，誘發汽蝕或加重機組及泵振動。

運行操作方面：啟動時汽泵及前置泵注水排氣不徹底，啟動時汽泵汽化。汽泵上下筒體溫差大、汽泵暖機不充分、汽泵排水風機未投，密封水回水不通暢導致小機油系統油質惡化；汽泵組超負荷運行，長期超過額定轉速運行等等。

5 應對措施及方案

（1）對于我公司檢修安裝方面：1）汽泵組運行中出現問題應趁機組檢修期間返廠檢修，如檢查汽泵葉輪有無汽蝕情況、汽封等動靜結合部分是否有磨損情況等。2）基礎螺栓是否牢固，安裝時基礎板應找正找平。泵軸和電機軸要保證同心。3）管道配置應合理，泵的進口管段應避免突彎和積存空氣，進口段配置一段錐形漸縮管，使流體吸入時逐漸收縮增速，以便流體均勻進入葉輪。4）應避免管道應力對泵的影響，避免裝配應力、變形應力和管道閥門的重力作用到泵體上。5）對于一些新更換的組件，尤其是汽封等部件，調整間隙需合適，需要在機組啟動期間，在高低負荷下充分磨合。6）如遇到振動未找到原因的，應邀請第三方公司測量汽泵組振動頻譜并進行分析，判斷振動是否為工頻振動，是否因轉子彎曲變形因數，是否因動靜碰磨引起振動。7）檢修期間將汽泵與小機對輪脫開，檢查對輪是否損壞，查找振動源頭。

（2）減小汽蝕的措施包括：1）確定水泵的安裝高度時，使裝置的有效汽蝕余量大于泵的最小裝置汽蝕余量。2）適當加大進水管直徑。3）汽泵啟動和停機、閥門啟閉、工況改變以及事故緊急停機時，要正確操作避免管道內壓力急劇變化和水錘作用等。

（3）運行方面操作注意：1）防止汽泵組小流量運轉，機組高負荷應加強對小汽機振動監視。2）保證電泵良好備用，做好事故預想必要時及時采取啟電泵等應急措施。3）對于新安裝或檢修后的啟動，汽泵組需要做超速試驗。4）避免泵內或吸入管內有空氣要格外注意泵的啟停和切換操作，并嚴密關注泵的入口壓頭和介質組分，避免泵的汽蝕條件產生，啟動前必須對汽泵充分注水。5）運行期間檢查汽泵組的運行狀態聽聲音，看電流，看壓力變化、機組真空變化，化學應定期化驗油質。6）汽泵再循環調閥在非低負荷狀態下為關閉狀態，其前后電動門為開啟狀態，汽泵流量低時及時開啟該閥門保證汽泵最小流量。

6 結語

（1）通過現場處理發現，碰磨和聯軸器問題為小機和給水泵比較常見的振動問題，在汽泵出現振動問題的情況下，可先檢查聯軸器連接情況，并觀察判斷有無碰磨跡象，然后視情況再做處理。對于質量不平衡問題，小汽機一般需返廠進行動平衡處理，給水泵不平衡致使傳動端振大，一般可現場加重處理。

（2）結果表明，保證泵的實際運行工況點與泵的設計工況點吻合，保證零部件結構尺寸、加工精度與設計精度，保證零部件安裝質量與檢修質量，可以減輕泵的振動。

參考文獻

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