給水泵震動原因及處理工藝分析

常 瑛

（中國電建集團 上海能源裝備有限公司，上海 201316）

1 給水泵震動產(chǎn)生的原因分析

震動是轉(zhuǎn)動機械在運行過程中時常出現(xiàn)的問題。如果只是一些較小的震動，對運行穩(wěn)定性影響較小，適當加以處理即可。如果是一些較大的震動，不及時處理很有可能會影響整個機組的正常運行。給水泵是火電廠較為核心的設(shè)備，對其震動問題的處理，一直都是火電廠十分關(guān)注的問題。隨著當前火電廠電力生產(chǎn)工作的增加，大容量、高參數(shù)機組快速發(fā)展，給水泵震動問題的解決顯得尤為重要。通過對火電廠給水泵的實際運行情況進行分析發(fā)現(xiàn)，火電廠給水泵的震動具有多種特征，它既具有諧波、次諧波、高倍頻等頻率特征的震動，同時還具有與頻率無關(guān)的震動。從震動方向上來看，它也具有多種特征，既有水平震動、垂直震動，還有徑向震動、軸向震動等。當震動產(chǎn)生時，最為直觀的表現(xiàn)是軸心軌跡發(fā)生變化。以下深入分析造成給水泵震動的原因。

1.

1 轉(zhuǎn)子失衡和轉(zhuǎn)子不對中

1.1.1 轉(zhuǎn)子失衡

轉(zhuǎn)子失衡導(dǎo)致的震動是較為常見的。以臨界轉(zhuǎn)速值為中心，具體表現(xiàn)為：在臨界轉(zhuǎn)速以下，振幅隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加，臨界轉(zhuǎn)速以上，轉(zhuǎn)速增加時振幅趨向于一個較小的穩(wěn)定值。當接近臨界轉(zhuǎn)速值時，振幅隨之達到最大峰值。出現(xiàn)震動的根本原因在于給水泵轉(zhuǎn)子各個橫截面的質(zhì)心連線與各個截面的連線不重合，導(dǎo)致給水泵轉(zhuǎn)子運行時，各個截面離心力之間連線后，形成了一個空間連續(xù)力系。如此一來，在高速旋轉(zhuǎn)的過程中，質(zhì)量偏心所造成的離心力會被放大，導(dǎo)致出現(xiàn)較大的震動。在這個空間中，所有轉(zhuǎn)子截面的離心力系以及轉(zhuǎn)子的擾度曲線都是旋轉(zhuǎn)的。二者的速度趨同，那么必然會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子工頻震動。除此之外，給水泵在高壓作業(yè)下，容易出現(xiàn)葉輪葉片腐蝕、摩擦較大導(dǎo)致軸彎曲等，都會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的工頻震動。

1.1.2 轉(zhuǎn)子中心不對中

轉(zhuǎn)子中心不對中也是直接導(dǎo)致給水泵震動的重要原因。當出現(xiàn)此種情況時，軸承油膜壓力會出現(xiàn)反向變化。在一般情況下，轉(zhuǎn)子軸向震動或者徑向振動出現(xiàn)的較大頻率為1倍頻和2倍頻。而且，這種變化還會隨著連軸器的偏轉(zhuǎn)、軸承損壞等情況導(dǎo)致的偏心距大小變化而變化。影響因素涉及多個方面，過程也較為復(fù)雜。通過對轉(zhuǎn)子中心不對中現(xiàn)象進行深入分析發(fā)現(xiàn)，其主要原因在于制造誤差、安裝誤差，或者是運行條件較差等。對于制造誤差和安裝誤差，人們需要在給水泵選購、制造、安裝的過程中嚴加把控。運行條件差的表現(xiàn)是多方面的，主要為受熱不均、部件的熱膨脹和扭曲、磨損和撓性的影響等。無論是何種原因?qū)е碌霓D(zhuǎn)子中心不對中，最終的表現(xiàn)都是聯(lián)軸器產(chǎn)生附加彎矩。因此，在工作開展中，人們應(yīng)當關(guān)注聯(lián)軸器的運行情況，選擇質(zhì)量較好、穩(wěn)定性較高的聯(lián)軸器。

1.2 給水泵的動靜配合不當

在給水泵運行過程中，轉(zhuǎn)子與一些靜止部件之間的間隙會消失，從而造成轉(zhuǎn)子與靜止部件的摩擦。這是轉(zhuǎn)動機械在運行過程中時常會出現(xiàn)的問題。導(dǎo)致給水泵震動的一個重要因素就是動靜部分配合不當。當出現(xiàn)此種情況時，給水泵此種震動的主頻仍然為工頻，但是在震動信號中會出現(xiàn)削波情況。此種情況如果不加以控制，會導(dǎo)致振幅增大，震動時間延長。在工作運行中，其集中表現(xiàn)為功耗增加，功率下降。動靜摩擦主要有三種表現(xiàn)：碰撞、摩擦、轉(zhuǎn)子剛度變化。動靜碰撞會轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)子原本的運行狀態(tài)，還會產(chǎn)生較大的法向力和切向力。動靜摩擦?xí)?dǎo)致給水泵摩擦部位溫度上升，從而影響轉(zhuǎn)子性能狀態(tài)，使得轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生扭曲震動，從而影響轉(zhuǎn)子工作運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。

1.3 流體流動異常

給水泵的工作原理是將原動機的機械能轉(zhuǎn)化為被輸送流體機械能，從而產(chǎn)生動力，完成工作運轉(zhuǎn)。因此，在運作過程中，其很容易出現(xiàn)流體流動異常的情況，從而導(dǎo)致給水泵震動。出現(xiàn)流體流動異常的原因是多方面的，一般來說，給水泵管路系統(tǒng)的設(shè)計、制造質(zhì)量對流體流動影響較大，給水泵的運行情況也會影響流體流動。對于火電廠常規(guī)使用的給水泵來說，導(dǎo)致流體流動異常主要原因在于水力沖擊和汽蝕。在汽蝕的過程中，其內(nèi)部會因為反復(fù)沖擊、凝結(jié)而產(chǎn)生較大的脈動力。當這種脈動力與其余的震動產(chǎn)生反應(yīng)時，就會形成更強的震動，而震動又會在共同作用下產(chǎn)生更強的汽蝕。

2 給水泵震動處理工藝分析

要想保障給水泵轉(zhuǎn)子質(zhì)量的平衡，火電廠必須關(guān)注給水泵安裝問題。要選擇質(zhì)量較好的給水泵，提前做好測試，觀察其工作性能。在安裝過程中，要調(diào)整好轉(zhuǎn)子質(zhì)心的位置，有效降低不平衡力，使其符合自身的穩(wěn)定運行要求。如果在給水泵運行的過程中出現(xiàn)震動問題，人們需要及時作出調(diào)整，維持平衡。

轉(zhuǎn)子不對中是人們通過合理的安裝和檢查可以有效避免的問題。例如，在給水泵安裝或者檢修時，人們可以準確找出中心。在暖泵的過程中，要注意充分暖泵，防止其內(nèi)部溫差較大，導(dǎo)致出現(xiàn)中心不正等問題。同時，人們要關(guān)注管路的設(shè)計，管路本身的重量要合理，不能過重，給軸心帶來較大壓力。此外，還要注意膨脹推力對管路軸心的影響。

分析震動原因時，如果發(fā)現(xiàn)是給水泵動靜部分配合不當導(dǎo)致的，那么就應(yīng)當立刻檢查泵體的情況。如果是此原因?qū)е碌恼饎?，人們可以采取有效措施，加大給水泵轉(zhuǎn)子與靜態(tài)部分的間隙，降低摩擦。在實際運行的過程中，要盡可能降低外界對給水泵的負面影響。需要時，人們要根據(jù)震動的幅度大小、劇烈程度，調(diào)增軸頸的中心位置。需要注意的是，轉(zhuǎn)子有沒有出現(xiàn)不平衡或者不對中的情況。導(dǎo)致軸向推力變化的原因是多方面的，因此，人們在思考問題原因時，也應(yīng)當綜合多方面來考慮，多觀察才能有效控制震動。

水力震動是給水泵震動十分突出的表現(xiàn)。人們可以根據(jù)水流聲音的變化來判斷是否出現(xiàn)水力震動。要想有效防止此類問題的發(fā)生，人們可以適當增加葉輪與導(dǎo)葉或者泵殼與蝸舌之間的距離。同時，人們可以根據(jù)需要變更流道的線型，從根本上降低沖擊力。在安裝的過程中，人們應(yīng)當多關(guān)注距離問題，降低摩擦和沖擊力。汽蝕是給水泵運行過程中時常出現(xiàn)的問題，人們可以采用雙吸式、雙重翼葉輪等作為首級葉輪，還可以通過對管路的有效處理，降低管路的阻力。根據(jù)實際需求，人們可以合理選擇泵的安裝高度，在保障給水泵安全運行的同時，降低給水泵的震動。

3 結(jié)語

當前，我國火電廠電力生產(chǎn)壓力加大，處理好給水泵的震動問題已經(jīng)成為重要工作之一。影響給水泵震動的原因是多方面的，人們在給水泵運行的過程中要多加觀察，分析震動原因。在此基礎(chǔ)上，人們可以根據(jù)理論知識或?qū)嵺`探究結(jié)果，對問題的根源進行檢測和診斷，然后采取正確的方式進行處理，將給水泵震動的發(fā)生概率降到最低。

[1]徐偉幸，袁壽其.低比速離心泵葉輪優(yōu)化設(shè)計進展[J].流體機械，2006，34（2）：39-42.

[2]陳荊山，王延合，于洪昌，等.超臨界火電機組用給水泵技術(shù)綜述[J].水泵技術(shù)，2004，（4）：3-9.

[3]牟介剛，王樂勤.離心泵性能曲線駝峰判據(jù)的探討[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2004，35（4）：74-76.

[4]楊志偉，曹樹良，王國玉，等.離心泵葉輪進口邊位置的研究[J].水泵技術(shù)，2002，（6）：8-11.

[5]何有世，袁壽其，陳池.CFD進展及其在離心泵葉輪內(nèi)流計算中的應(yīng)用[J].水泵技術(shù)，2002，（3）：23-26.