邸鑫

摘 要：隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)火電廠設(shè)備運(yùn)行可靠性也提出更高的要求。以火電廠給水泵為典型代表，其在實(shí)際運(yùn)行中極易受外界因素影響而發(fā)生振動(dòng)，成為制約整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵部位，這就要求對(duì)于給水泵振動(dòng)及時(shí)做好異常檢查分析并采取相應(yīng)的處理方式，確?；痣姀S整個(gè)系統(tǒng)得可靠運(yùn)行。文章主要對(duì)導(dǎo)致給水泵出現(xiàn)振動(dòng)問題的相關(guān)因素、識(shí)別給水泵振動(dòng)異常的主要方法以及處理給水泵振動(dòng)問題的具體策略進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：火電廠；給水泵；原因；處理方法

前言

不可否認(rèn)近年來我國火電廠取得較快的發(fā)展，無論在供電質(zhì)量與供電效率等方面都可滿足實(shí)際生產(chǎn)生活需求，且其關(guān)鍵性運(yùn)行設(shè)備如給水泵等也逐漸表現(xiàn)出超高壓、大流量等特征。但實(shí)際運(yùn)行中可發(fā)現(xiàn)因轉(zhuǎn)速的提升往往容易造成振動(dòng)現(xiàn)象的產(chǎn)生，嚴(yán)重情況下轉(zhuǎn)子可能發(fā)生變形或泵軸彎曲等，不利于火電廠的安全生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，正確認(rèn)識(shí)火電廠給水泵出現(xiàn)的原因并提出相應(yīng)的解決策略是現(xiàn)行火電廠給水泵應(yīng)用中需考慮的重要問題。

1 導(dǎo)致給水泵出現(xiàn)振動(dòng)的相關(guān)因素

1.1 從給水泵轉(zhuǎn)子角度

給水泵運(yùn)行過程中往往存在轉(zhuǎn)子難以保持平衡狀態(tài)，此時(shí)轉(zhuǎn)子截面在離心力作用下形成三維曲線，轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中該曲線會(huì)隨之旋轉(zhuǎn)且保持相同的速度，容易出現(xiàn)可能導(dǎo)致葉輪磨損或軸彎曲的工頻振動(dòng)。結(jié)合火電廠相關(guān)給水泵轉(zhuǎn)子異常情況，振動(dòng)振幅大多隨轉(zhuǎn)子運(yùn)行速度的增加而呈上升趨勢，當(dāng)振幅值達(dá)到最大值時(shí)便產(chǎn)生共振現(xiàn)象。除此之外，轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)因安裝或制造誤差等也易出現(xiàn)中心不對(duì)中現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為如部件磨損、扭曲或熱膨脹等。而且系統(tǒng)中聯(lián)軸器在不對(duì)中情況下易出現(xiàn)附加扭矩，如何保證聯(lián)軸器合理選擇是給水泵運(yùn)行需考慮的重要問題[1]。

1.2 從給水泵支撐系統(tǒng)角度

目前對(duì)給水泵起支撐作用的相關(guān)系統(tǒng)主要包括臺(tái)板、基礎(chǔ)底座等，一旦出現(xiàn)基礎(chǔ)不穩(wěn)或剛度性能較差便可能導(dǎo)致微小振動(dòng)情況的發(fā)生，加上其他不平衡激振力的作用使振動(dòng)問題得以放大。其中在剛度性能較差方面，通常多表現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自身以及連接方面的剛度，如臺(tái)板、軸承座的連接剛度難以滿足實(shí)際要求，整體剛度性能會(huì)隨之下降，而在基礎(chǔ)不穩(wěn)方面主要指給水泵運(yùn)行中混凝土基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)度較差，容易發(fā)生零部件松動(dòng)或基礎(chǔ)下沉等情況，一旦存在轉(zhuǎn)子不對(duì)中或其他激振力便容易產(chǎn)生共振問題。

1.3 從給水泵內(nèi)流體流動(dòng)角度

給水泵運(yùn)行中需將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體的勢能和動(dòng)能，當(dāng)泵中流體出現(xiàn)異常流動(dòng)可能導(dǎo)致振動(dòng)問題的發(fā)生。其中的原因具體可體現(xiàn)在汽蝕、水力沖擊兩方面。其中在汽蝕方面，當(dāng)給水泵內(nèi)因汽蝕的存在而發(fā)生凝結(jié)，將產(chǎn)生一定的脈動(dòng)力，若在其他激振力配合下便容易增加振動(dòng)強(qiáng)度，引發(fā)更為嚴(yán)重的振動(dòng)問題。而在水力沖擊方面，其主要表現(xiàn)為導(dǎo)葉與動(dòng)葉以同方向位置呈現(xiàn)，導(dǎo)葉疊加情況下葉片沖擊會(huì)造成強(qiáng)度極大的振動(dòng)。無論哪種方式下的振動(dòng)，其產(chǎn)生的應(yīng)力作用都可能使葉片受到損傷，影響給水泵的整體運(yùn)行。

1.4 從給水泵相關(guān)構(gòu)件運(yùn)行角度

由構(gòu)件問題導(dǎo)致的振動(dòng)主要表現(xiàn)為靜止部件、轉(zhuǎn)子出現(xiàn)摩擦情況，表現(xiàn)出動(dòng)靜部分難以有效配合，此時(shí)從振動(dòng)信號(hào)中可發(fā)現(xiàn)存在明顯的削波現(xiàn)象。通常動(dòng)靜部件摩擦下出現(xiàn)的效應(yīng)多表現(xiàn)為剛度變化、摩擦與碰撞等三方面。以摩擦與碰撞為例，其容易使轉(zhuǎn)子在零部件不斷磨損下發(fā)生彎曲，當(dāng)轉(zhuǎn)子邊界條件發(fā)生改變時(shí)轉(zhuǎn)子頻率、剛度會(huì)受到影響，因軸系不穩(wěn)便導(dǎo)致自激振動(dòng)情況出現(xiàn)。除此之外，給水泵運(yùn)行中如原動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異?；蛴湍ふ駝?dòng)等也容易致使振動(dòng)問題的產(chǎn)生[2]。

2 識(shí)別給水泵振動(dòng)現(xiàn)象的主要方式

對(duì)給水泵振動(dòng)問題的識(shí)別是處理振動(dòng)問題的基本前提。現(xiàn)行大多火電廠在識(shí)別給水泵振動(dòng)現(xiàn)象采取的方式主要以監(jiān)測、診斷為主。其中在監(jiān)測方面，如常見的遠(yuǎn)程、在線與離線監(jiān)測系統(tǒng)，其主要得益于傳感器的引入使給水泵相關(guān)設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)得以獲取，在此基礎(chǔ)上分析振動(dòng)相位、頻率等。一般監(jiān)測中需考慮的主要以振動(dòng)信號(hào)為主，能夠?qū)⑺胁考ü苈贰⑥D(zhuǎn)子等信息反映出來，并對(duì)影響設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)溫度、流量與壓力等信息進(jìn)行說明。這種以振動(dòng)信號(hào)為主的監(jiān)測是目前判斷給水泵振動(dòng)問題的主要方式。除此之外，在識(shí)別振動(dòng)現(xiàn)象方面現(xiàn)行火電廠逐漸引入智能診斷方法，包括模糊診斷、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及專家系統(tǒng)等，對(duì)振動(dòng)問題的識(shí)別可起到至關(guān)重要的作用[3]。

3 處理火電廠給水泵振動(dòng)問題的具體路徑

3.1 轉(zhuǎn)子與相關(guān)構(gòu)件的穩(wěn)定運(yùn)行

對(duì)于因轉(zhuǎn)子失衡問題的解決，在給水泵運(yùn)行前應(yīng)做好安裝調(diào)試工作，可引入如平衡實(shí)驗(yàn)的方式，使轉(zhuǎn)子質(zhì)心位置得以調(diào)整，確保平衡力得以有效控制以達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。同時(shí)針對(duì)轉(zhuǎn)子不對(duì)中問題，在解決過程中應(yīng)注重在檢修安裝中便將對(duì)中心尋找出來，并在暖泵過程中做好溫差的合理控制，保證管路不會(huì)因溫差的存在而出現(xiàn)膨脹推力。另外，在構(gòu)件方面，給水平振動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)動(dòng)靜部件往往因難以配合而發(fā)生泵軸彎曲或整體變形等。對(duì)此問題，若振動(dòng)因部件與泵體摩擦而產(chǎn)生可通過動(dòng)靜間隙的擴(kuò)大實(shí)現(xiàn)摩擦減小的目標(biāo)，或直接進(jìn)行軸徑中心位置的調(diào)整。但需注意因間隙縮小或消失等而產(chǎn)生故障往往也會(huì)出現(xiàn)其他異常情況如轉(zhuǎn)子失衡或不對(duì)中等，因此在處理中應(yīng)全面考慮，避免故障帶來更多損失[4]。

3.2 油膜振蕩與支撐系統(tǒng)異常處理策略

針對(duì)油膜振蕩問題，大多火電廠采取的策略多集中在對(duì)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行提升，能夠?qū)⒂湍ふ袷庍M(jìn)行控制。但給水泵運(yùn)行中這種轉(zhuǎn)速提升的方式將難以適用，要求引入反渦旋技術(shù)使油流被干擾，或提升偏心率使轉(zhuǎn)子能夠?qū)u動(dòng)進(jìn)行抵消。同時(shí)在解決該類問題時(shí)以往學(xué)者研究也提出進(jìn)行油膜壓力的提升采取軸承更換的方式，能夠減緩渦動(dòng)形成的速度。而對(duì)于支撐系統(tǒng)異常情況，在處理過程中常見的解決方式主要以軸承座剛度提升為主，通過腳螺栓的緊固使基礎(chǔ)更為牢固，為給水泵的可靠運(yùn)行提高保障。

3.3 流體流動(dòng)異常解決策略

因流體流動(dòng)異常而產(chǎn)生的振動(dòng)問題，實(shí)際處理過程中要求做好給水泵的選取工作，使其無論在性能或運(yùn)行特性等各方面都可滿足相應(yīng)要求，防止不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下流體流動(dòng)發(fā)生異常。同時(shí)需注意，因汽蝕或水力沖擊引起振動(dòng)時(shí)，水流聲音不斷變化過程中能夠分析振動(dòng)的嚴(yán)重程度，在此基礎(chǔ)上可使蝸舌、泵殼二者間距進(jìn)行增加，或直接對(duì)流道線型進(jìn)行改變可使沖擊得以減緩。且為使水力沖擊得以弱化也要求在安裝中便將導(dǎo)葉頭部、動(dòng)葉出口邊進(jìn)行錯(cuò)開。另外對(duì)于汽蝕問題的存在，要求在給水泵應(yīng)用中注重避免管路阻力損失增加，可通過誘導(dǎo)輪的安裝或其他類型葉輪的設(shè)置使汽蝕發(fā)生的概率得以降低，或者直接對(duì)泵的安裝進(jìn)行控制，也可達(dá)到預(yù)防汽蝕問題的目標(biāo)[5]。

4 結(jié)束語

做好給水泵振動(dòng)的處理工作是保證火電廠穩(wěn)定運(yùn)行的重要途徑。實(shí)際處理中應(yīng)正確認(rèn)識(shí)水泵振動(dòng)產(chǎn)生的原因包括水泵轉(zhuǎn)子、支撐系統(tǒng)、流體流動(dòng)以及其他構(gòu)件等方面，在此基礎(chǔ)上引入相應(yīng)的識(shí)別振動(dòng)問題的監(jiān)測與診斷方法，并結(jié)合振動(dòng)問題產(chǎn)生的原因采取針對(duì)性的處理策略，使給水泵振動(dòng)問題發(fā)生的概率降至最低，為火電廠的可靠運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1]劉亞昆，吳興偉.火電廠給水泵振動(dòng)原因分析及處理[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，4：337-341.

[2]李暉.探究火電廠給水泵振動(dòng)原因分析及處理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，13：59.

[3]王婷.火電機(jī)組水泵故障分析及整治方法研究[D].上海交通大學(xué)，2013.

[4]李暉.探究火電廠給水泵振動(dòng)原因分析及處理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，13：59.

[5]閆建東.火電廠鍋爐給水泵運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化改進(jìn)及出力匹配研究[D].華北電力大學(xué)，2014.