大型臥式循環水泵振動大原因分析及處理方法探究

曾鋒

（深能和合電力（河源）有限公司，廣東 河源 517000）

1 概述

某電廠二期2×1000MW機組采用帶逆流式自然通風高位收水冷卻塔的單元制循環供水系統，1臺1000MW機組配置1座冷卻塔、3臺超大型臺臥式循環水泵。此前，因大型臥式離心泵制造難度大，國內百萬機組難于配置1機3泵超大型臥式中開泵，隨著制造廠的研究和制造能力的提高，越來越多的大型臥式水泵被運應在大型發電機組上。萊蕪電廠采用山東華電節能技術有限公司產品，首次在國內百萬機組中運用超大型臥式中開循環水泵（1機3泵配置），并于2015年投入商業運行，運行效果凸顯。

使用臥式離心泵的優勢有：

（1）初期投資低。（2）運行效率高。（3）運行可靠并且穩定。（4）檢修維護方便等。

因此，大型發電廠采用臥式中開泵是技術需要，也是降低工程投資和提高運行安全經濟性的需要，是今后發展的必然趨勢。某電廠二期循環水泵采用的是湖南湘電長沙水泵有限公司制造的SGE1800X1800型臥式中開泵，配備雙速電機，總重量（含電機、水及其他配件）85550kg。

2 試運故障情況

某電廠二期新建3號機組的3臺循泵在安裝完成后開始進行單體調試。調試過程中3臺循泵分別已完成試轉電機和低速試轉泵的試驗，試轉各項檢測數據正常。3臺循泵在進行高速狀態下試轉時都出現故障，故障情況如下：

（1）C循泵剛開啟，泵體聯軸器側的軸振幅開始快速攀升，最高接近337μm，電機聯軸器側軸瓦溫度也接近88°，調試人員緊急停泵。現場檢查泵地腳處有明顯的移位痕跡，C循泵整體往冷卻塔前池口方向偏移約3mm，電機地腳處沒有移位現象。拆開聯軸器外罩后，發現泵軸與電機軸中心明顯錯位，泵軸往入口方向偏移。泵軸卡死，盤不動。對C泵電機聯軸器側的軸承箱解體檢查發現，電機聯軸器側的下軸瓦磨損嚴重，軸瓦磨損跑偏且磨損痕跡在泵入口側方向，電機轉子無明顯損傷。

（2）B泵在開啟后泵聯軸器側軸振急速增大，試轉緊急停止。拆開聯軸器外罩后，發現泵軸與電機軸中心明顯錯位，泵軸往入口方向偏移1mm。

（3）鑒于B/C兩臺循泵的試驗情況，我們決定A泵暫不進行高速試驗。拆開A泵聯軸器防護罩，發現A泵與電機的軸系中心明顯錯位，泵軸往入口方向偏移0.5mm。

至此3號機組的3臺循泵在完成電機單轉和泵低速試轉試驗后都出現了故障，其中B/C泵剛進行高速試轉即發生軸振超標現象，C泵電機聯軸器側軸瓦損壞。A泵在低速試轉完未進行高速試轉的情況下，軸系中心發生明顯錯位。

3 原因分析

3.1 泵與電機軸系中心沒有調整好

泵軸與電機軸的中心沒有調整好是泵運行過程中產生振動現象的主要原因。安裝單位在連接3臺循泵聯軸器的時候復查過中心，數據完全符合安裝要求，對輪圓周沒有超過0.05mm，張口不超過0.03mm。而且3臺循泵泵也完成了低速狀態（330r/min）下的試轉試驗，軸承振動及軸溫數據正常。因此，泵軸系中心沒有調整好不是導致泵高速試轉時振動大的原因。

3.2 電機軸承潤滑油

循泵電機軸承采用強制潤滑，外接潤滑油站。潤滑油里如果有雜質或者潤滑油壓不夠，也會使軸承油膜形成不好，導致軸瓦磨損，引起泵的振動。檢查發現各泵的電機潤滑油是單獨循環的，潤滑油是新更換的且潤滑油站里的油濾網干凈，潤滑油也沒有明顯異物。潤滑油站的潤滑油泵啟停正常，潤滑油泵出口壓力有0.25MPa。潤滑油油質及油壓都正常，故其不是泵振動大成因。

3.3 泵地腳螺栓及泵體制造質量

循泵的地腳螺栓全部按規范打緊并經過驗收，排除地腳螺栓松動的原因；循泵出廠前，在泵廠車間進行過整體的試轉試驗，試驗結果符合要求，排除泵制造質量原因。

3.4 泵進出口大小頭管道缺乏固定與支撐

循泵及其進出管道的現場布置示意如圖1。

圖1

循泵進口偏心大小頭規格為D2420×D1820，長度1500mm，自重1293kg。出口同心大小頭規格為D2220×D1820，長度1500mm，自重1212kg。泵運行時，進口大小頭(含水)重約6.5t，出口大小頭(含水)重約5.9t。

通過循泵現場安裝情況分析，循泵的進出口閥門是分別有單獨的支撐座支撐。循泵進出管大下頭的一側與泵用螺栓連接固定（剛性連接），另一側與橡膠膨脹節連接（撓性連接），進出管大小頭無獨立支撐座。因循泵進出管大下頭無支撐且沒與管道系統剛性連接，其運行時約12.4t重量將全部由泵體承擔，循泵安裝使用手冊明確要求泵體不應該作為管道的支撐。同時，大小頭與橡膠膨脹節連接側為撓性連接，該側處于半自由狀態，沒有妥善固定，其相對連接的閥門法蘭下垂約15mm，在水流的沖擊下大小頭將來回擺動，進而帶動泵本體振動，最終導致泵體移位。

4 處理方案及效果

解決循泵振動大的問題，主要是對循泵進出口大小頭管道進行固定和加裝獨立的支撐，為此可以采取以下方案。

方案1：將橡膠膨脹節全部改為剛性管道或大小頭管道加裝獨立支撐。橡膠膨脹節替換成剛性管道后，循泵的大小頭管道兩側都是剛性連接固定，泵運行時大小頭管道不會擺動，且大小頭管道重量將分擔到進出口閥門支座上，減少了泵所受的額外力，使泵運行穩定。

同理加裝大小頭獨立支撐座也可以對大小頭管道進行固定，并承擔其重量。改剛性管道或是大小頭加裝獨立支撐座都需要進行方案設計，材料采購和制造等，需要一定的工期和費用。

方案2：鎖緊橡膠膨脹節。橡膠膨脹節是為了補償管道熱脹冷縮、減少泵與管道間的振動、便于閥門安裝而設置在管道上的一種撓性結構。將循泵進出口橡膠膨脹節的8顆限位螺栓打緊固定后，膨脹節沒有了軸向的伸縮量變成類剛性節管道，大小頭管道得到有效固定，其重量也由循泵進出口閥門的支撐座分擔。

鎖緊膨脹節后管道的熱脹冷縮和減緩泵與管系間振動傳遞就需要靠膨脹節法蘭兩側的橡膠墊片承擔，單側法蘭橡膠墊片的厚度約45mm，其兩側的橡膠墊片總厚度可以承受管系的熱脹冷縮并減緩振動的傳遞。

鑒于工期緊張，我們決定采用方案2。將3臺循泵的進出口橡膠膨脹節的8顆限位螺栓打緊，鎖緊固定橡膠膨脹節使其剛性固定。同時，把3臺循泵的軸系中心按設計要求調整好，循泵及電機地腳螺栓全部按要求打緊；C循泵解體檢查，對泵葉輪與口環卡死部位進行打磨修復，更換C循泵電機靠聯軸器側軸瓦。

采取以上措施后分別對3臺循泵進行高速狀態下試轉，3臺泵現場就地測量重點數據如表1。

表1

檢測數據顯示3臺循泵高速運轉正常，現場循泵無異常運行噪音，電機電流正常，管道系統也無明顯振動。遠方集控室盤上顯示3臺循泵各項參數正常，唯獨靠聯軸器側軸振都超標，與就地測量的數據相差有10倍左右。懷疑3臺循泵振動探頭數據有誤差，決定暫時循泵振動以現場測量數據為準，遠方集控室盤上主要監控各循泵軸溫，待合適時機再對探頭進行測量校正。3臺循泵在持續運行過程中，沒有再出現過振動大（現場檢測數據）及軸溫高的現象，判斷循泵的振動大問題已得到解決。

5 結語

某電廠二期工程大型臥式循環水泵振動大，主要是因為泵的進出口大小頭管道體積大、重量大并且缺乏固定和獨立支撐，泵承受了比較大的外力，運行狀態不穩定導致的。通過采取鎖緊泵進出口橡膠膨脹節限位螺栓的措施，證明是可以有效解決此類泵振動大的問題。后續應在合適的時機對循泵進出口大小頭管道加裝獨立的固定支撐，恢復橡膠膨脹節的作用。

通過本文探討了大型臥式循環水泵振動大的成因及解決辦法，國內電廠在安裝大型臥式水泵時，要重視其進出口管道的固定和支撐設計。