9F級燃機定冷泵振動異常原因分析及解決方案

摘要：首先從設(shè)備、安裝、管理3個方面，對9F級燃機定冷泵振動異常的原因進行了分析，然后根據(jù)要因制定了相應(yīng)的解決方案，最后簡要介紹了方案實施效果，為同行處理同類問題時提供參考。

關(guān)鍵詞：定冷泵;離心泵;振動;節(jié)流氣穴

0 引言

在電力生產(chǎn)過程中，發(fā)電機運轉(zhuǎn)將機械能轉(zhuǎn)換成電能時，不可避免地會產(chǎn)生能量損耗，這些損耗的能量最終變成熱能，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子、定子等各部件溫度升高。為了將這部分熱量導(dǎo)出，需使用定冷泵對發(fā)電機進行強制冷卻。我公司機組自投產(chǎn)以來，定冷泵振動較廠內(nèi)其他同類型泵偏大，經(jīng)多次檢查及處理后，定冷泵振動情況得以改善。本文針對這一問題進行了分析，探討了9F級燃機定冷泵振動異常的解決方案及實施效果。

1 9F級燃機定冷泵振動異常原因分析

1.1? ? 設(shè)備原因

1.1.1? ?泵體原因

（1）泵軸。通常軸系較長的泵易因軸剛度不足而使泵軸彎曲，從而造成傳動軸與口環(huán)之間發(fā)生碰磨。對定冷泵進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸與泵殼均無碰磨痕跡。（2）葉輪。離心泵葉輪制造過程質(zhì)量控制不好或用來輸送腐蝕性流體會造成葉輪偏心。定冷泵輸送的是經(jīng)過化學(xué)處理后的閉式冷卻水，水質(zhì)無腐蝕性，泵出廠合格證齊全，且解體檢查葉輪口環(huán)與泵體口環(huán)之間無碰磨痕跡。（3）聯(lián)軸器。聯(lián)軸器連接螺栓周向間距不均，聯(lián)軸器上傳動螺栓質(zhì)量不均衡均會造成泵體振動異常。泵體出廠數(shù)據(jù)證明聯(lián)軸器質(zhì)量沒有問題，解體檢查聯(lián)軸器四周間距均勻，無磨損情況。

1.1.2? ? 基礎(chǔ)與支架

水泵基礎(chǔ)剛度不足將會產(chǎn)生與振動相位相反的另一個臨界轉(zhuǎn)速，使水泵振動頻率增加，若增加的頻率與某一外在頻率相近，將使泵體振幅加大。另外，基礎(chǔ)地腳螺栓松動將會導(dǎo)致約束剛度降低，振動加劇。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，水泵基礎(chǔ)未進行二次灌漿，立即對基礎(chǔ)進行二次灌漿，但振動情況未見改善。檢查地腳螺栓亦無松動現(xiàn)象。

1.1.3? ? 電機原因

現(xiàn)場將電機與泵體脫開，進行單體試轉(zhuǎn)，電機振動、聲音均正常。

1.2? ? 安裝原因

1.2.1? ? 管道及其安裝固定

泵出口管道支架剛度不夠時，管道發(fā)生變形下壓至泵體上，將導(dǎo)致泵體與電機不對中。管道安裝時若法蘭連接面之間存在較大張口，將導(dǎo)致進出口管路與泵之間存在較大內(nèi)應(yīng)力。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，管道支架材料為鑄鐵，不存在剛度不足的問題;拆開定冷泵出口總管及管道三通法蘭面發(fā)現(xiàn)，兩法蘭面之間在自由狀態(tài)下存在較大張口。

1.2.2? ? 零部件之間的配合

電機與泵體連接對輪不對中導(dǎo)致振動異常。檢查對輪中心，對輪平面下開口0.05 mm，北開口0.04 mm;圓周差電機對輪高0.08 mm，偏南0.05 mm，對輪中心合格（要求偏差小于0.1 mm）。

1.3? ? 管理原因

1.3.1? 軸承及潤滑

潤滑不足會導(dǎo)致軸承工況惡化。定冷泵自帶軸承油位觀察窗口，當(dāng)油位低于1/2時，需進行補油脂。日常點檢時每天觀察油位變化，及時補充軸承箱潤滑油脂。

1.3.2? ? 水泵選型

每臺泵均有自己的設(shè)計工況點，當(dāng)運行工況與設(shè)計工況相差較大時，泵的運行情況會惡化。該定冷泵為DFB100-80-230型單級離心泵，額定流量為70 m3/h，發(fā)電機所需額定冷卻水量為51 m3/h，據(jù)此所配備的定冷泵出力應(yīng)為60 m3/h，因此泵的選型不合理。但定冷泵出口閥后設(shè)置有一手動調(diào)節(jié)閥，可通過節(jié)流調(diào)節(jié)定冷水量。

1.3.3? ? 手動調(diào)節(jié)閥的使用

流體流過閥門是典型的節(jié)流現(xiàn)象，節(jié)流不當(dāng)會產(chǎn)生氣穴及流體喘振現(xiàn)象。

（1）節(jié)流氣穴：當(dāng)節(jié)流后壓力低于一定溫度下的空氣分離壓時，氣泡會從流體中分離而出，當(dāng)氣泡被流體帶到高點的壓力區(qū)域時，氣穴體積將急劇減小或潰滅，產(chǎn)生局部壓力沖擊，引起管道系統(tǒng)強烈的噪聲及振動。通常用節(jié)流氣穴系數(shù)來衡量氣穴是否發(fā)生，根據(jù)大量實驗可知，臨界節(jié)流氣穴系數(shù)約為0.4，當(dāng)節(jié)流氣穴系數(shù)K小于臨界節(jié)流氣穴系數(shù)0.4時，會產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。節(jié)流氣穴系數(shù)K的計算公式如下：

式中，P2為節(jié)流下游的壓力;Pg為一定溫度下的空氣分離壓;P1為節(jié)流上游的壓力;K為節(jié)流氣穴系數(shù)，K越小，越易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。

當(dāng)以絕對壓力表示各處的壓力值時，Pg≈0，等式可換算為：

當(dāng)節(jié)流氣穴系數(shù)K等于臨界節(jié)流氣穴系數(shù)0.4時，計算得出P1/P2=3.5。即P1/P2>3.5時，會產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。現(xiàn)場檢查，出水調(diào)節(jié)總閥節(jié)流前壓力（P1）為0.72 MPa，節(jié)流后壓力（P2）為0.39 MPa，計算得P1/P2=1.85（<3.5），因此管道不存在節(jié)流氣穴現(xiàn)象。

（2）流體喘振：入口流量減小到某一值時出口壓力會突然下降，管道內(nèi)壓力反而升高，被輸送介質(zhì)倒流，直到出口壓力升高重新向管道輸送介質(zhì)為止;當(dāng)管道中的壓力恢復(fù)到原來的壓力時，流量再次減少，管道中介質(zhì)又產(chǎn)生倒流，如此周而復(fù)始。該定冷水系統(tǒng)裝置主要由1個水箱、2臺定冷泵、泵進出水閥門、出水調(diào)節(jié)總閥組成，如圖1所示。

現(xiàn)場試驗時只開啟一臺泵，將這臺泵的進、出水閥全開，另一臺泵的進、出水閥全關(guān)，調(diào)節(jié)出水調(diào)節(jié)總閥，試驗開始時發(fā)現(xiàn)振動偏高，此時壓力表顯示壓力為1.25 MPa，調(diào)節(jié)出水調(diào)節(jié)總閥開度，當(dāng)壓力調(diào)節(jié)至0.92 MPa時噪聲、振動均明顯減小，當(dāng)反復(fù)調(diào)節(jié)閥門使壓力增大時，只要壓力高于1.2 MPa，管路就再次出現(xiàn)劇烈振動及噪聲，與流體喘振現(xiàn)象一致。

綜上所述，引起定冷泵振動異常的要因是流體喘振及管道存在較大內(nèi)應(yīng)力。

2 對策制定與實施

2.1? ? 流體喘振

制定對策：調(diào)節(jié)定冷泵出水調(diào)節(jié)總閥，觀察定冷泵振動變化，調(diào)節(jié)時注意觀察流量計流量不得超過55 m3/h（發(fā)電機所需冷卻水量為51 m3/h左右）。對策實施：停機時將定冷泵出水調(diào)節(jié)總閥由全關(guān)打開，觀察流量計流量及系統(tǒng)振動變化，當(dāng)開到某一開度時，振動情況明顯好轉(zhuǎn)，管道抖動現(xiàn)象消失，再開大閥門振動均正常，觀察流量計流量，不要超過55 m3/h，原來定冷泵出水調(diào)節(jié)總閥開度對應(yīng)流量為51 m3/h，調(diào)整后出水流量為53 m3/h。

2.2? ? 管道存在較大內(nèi)應(yīng)力

制定對策：調(diào)整連接管道法蘭墊片厚度，在連接管道法蘭面之間增加厚度合適的墊片。對策實施：拆開定冷泵出口及總管三通連接法蘭面，經(jīng)測量大約存在5 mm的張口，在定冷泵出口及總管三通連接法蘭面之間加裝2個厚度為3 mm的墊片。

3 實施效果

采取上述對策后，定冷泵振動數(shù)據(jù)表現(xiàn)良好，最大振動值出現(xiàn)在泵體驅(qū)動端縱向，振動值僅為2.5 mm/s（標(biāo)準為4.5 mm/s）。

4 結(jié)語

從對策實施至今，定冷泵運行情況良好，未再出現(xiàn)定冷泵振動異常情況，為公司節(jié)約了大量的人力、物力及財力。在今后的工作中，若遇到設(shè)備故障問題，我們一定要及時查找出故障產(chǎn)生的根本原因，制定切實可行的解決對策，將安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

收稿日期：2020-06-05

作者簡介：金麗華（1992—），女，江蘇蘇州人，助理工程師，從事燃機電廠維護工作。