高溫高壓鍋爐給水泵高頻振動(dòng)研究

張 劍

（山東鋼鐵集團(tuán)萊蕪分公司設(shè)備振動(dòng)診斷中心，山東萊蕪 271104）

1 現(xiàn)狀

山鋼萊蕪分公司能源動(dòng)力廠熱能車間50 MW發(fā)電機(jī)組2007年1月建成投產(chǎn)，型號：N50-8.83，屬于高溫高壓汽輪發(fā)電機(jī)組，年發(fā)電能力為4.38億kWh。機(jī)組所配備的兩臺(tái)鍋爐給水泵由鄭州水泵有限公司生產(chǎn)，型號DG190-140，流量：210 m3/h；揚(yáng)程：1470 m；汽蝕余量：6 m；軸功率：1135.6 kW；轉(zhuǎn)速：2980 r/min。給水泵支撐軸承為滑動(dòng)軸承，與電動(dòng)機(jī)之間用膜片聯(lián)軸器聯(lián)接。

兩臺(tái)鍋爐給水泵自投運(yùn)以來，能夠滿足工況要求，但在日常點(diǎn)檢采集振動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，水泵軸承振動(dòng)最大不超過 30 μm（振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)≤50 μm），但總是感覺軸承室外殼用手接觸有種發(fā)麻現(xiàn)象，現(xiàn)場噪音較大，尤其是2#泵現(xiàn)象更明顯。對兩側(cè)軸承室進(jìn)行解體檢查，軸瓦接觸痕跡良好，沒有劃痕。軸瓦的間隙、緊力也在規(guī)定范圍。

2 問題分析

針對存在的現(xiàn)象，對該給水泵正常運(yùn)行條件下的振動(dòng)進(jìn)行了多參數(shù)采集。

通過測量發(fā)現(xiàn)膜片式聯(lián)軸器有效地隔斷了電機(jī)與給水泵之間的振動(dòng)。

振動(dòng)數(shù)據(jù)顯示：2008年8月份，采用SKF振動(dòng)分析儀，數(shù)據(jù)如表1。

表1 2008年8月

水泵兩側(cè)振動(dòng)位移良好，但按照振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)ISO2372，振動(dòng)速度超標(biāo)嚴(yán)重（振動(dòng)速度≤4.5 mm/s合格），尤其是水泵入口側(cè)，說明存在高頻振動(dòng)。這就解釋了為什么點(diǎn)檢時(shí)振動(dòng)位移值合格，但有明顯的麻手感。在給水泵的出入口各方向的振動(dòng)速度頻譜（圖1、2）中可以清楚地看到有明顯的7倍頻成分，應(yīng)是某一部件的通過頻率，并且入口側(cè)明顯要大與出口側(cè)。這一現(xiàn)象符合水泵類設(shè)備常見的氣蝕故障特征，氣蝕有一重要特征就是，一般發(fā)生部位在泵的入口較明顯。由于振動(dòng)位移值不超標(biāo)準(zhǔn)，水泵的出力也沒有出現(xiàn)問題，所以一直連續(xù)運(yùn)行，保持關(guān)注。

圖1 水泵入口側(cè)振動(dòng)頻譜圖

圖2 水泵出口側(cè)振動(dòng)頻譜圖

3 解體檢查

水泵一直運(yùn)行到2013年11月，水泵出力突然不足，由于機(jī)組已連續(xù)運(yùn)行了6年，已達(dá)到一個(gè)大修周期，決定解體大修。經(jīng)過解體檢查發(fā)現(xiàn)如下問題：

（1）每一級蝸殼的口環(huán)拆解后均發(fā)現(xiàn)在口環(huán)下面存在不同程度的沖刷情況。口環(huán)與殼體之間的密封圈破損，水流沖刷造成各壓力腔室之間聯(lián)通，形成內(nèi)漏，降低了水泵出力。尤其是高壓出口腔與推力盤水室也出現(xiàn)了聯(lián)通。（見圖3）

（2）入口側(cè)泵頭蝸殼腔室也有氣蝕和沖刷現(xiàn)象。（見圖4）

圖3 中間中環(huán)

圖4 入口側(cè)泵頭腔室

（3）檢查葉輪，所有葉輪均良好，沒有磨損，可以清楚地看到葉輪有7個(gè)葉瓣。明顯證明7倍是葉輪的通過頻率。（見圖5）

圖5 葉輪有7個(gè)葉瓣

4 后續(xù)處理、驗(yàn)證

通過對蝸殼沖刷部位進(jìn)行焊補(bǔ)加工，轉(zhuǎn)動(dòng)部件組裝，進(jìn)行動(dòng)平衡，返廠恢復(fù)。根據(jù)氣蝕情況對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，加大入口管道通流直徑。再次進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測。通過波形頻譜圖，見圖6，看到轉(zhuǎn)頻的7倍頻已經(jīng)非常小了，麻手現(xiàn)象明顯減輕。2014年1月恢復(fù)運(yùn)行后的數(shù)據(jù)，見表2，振動(dòng)速度明顯變小。

表2 2014年1月數(shù)據(jù)

圖6 入口側(cè)檢修后水平振動(dòng)頻譜圖

5 結(jié)論

高溫高壓多級給水泵非常容易出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。只要運(yùn)行參數(shù)、振動(dòng)值平穩(wěn)，振動(dòng)位移不超標(biāo)，是可以滿足運(yùn)行條件的。

當(dāng)出現(xiàn)葉輪通過頻率時(shí)，并不能說明葉輪出現(xiàn)了損傷，只能說明通流部分存在氣蝕現(xiàn)象。有可能是葉輪，也可能是腔室，均能引起流體波動(dòng)，產(chǎn)生葉輪通過頻率。