汽動(dòng)給水泵是火電廠給水系統(tǒng)中的重要設(shè)備，給水系統(tǒng)主要由汽動(dòng)給水泵及其前置泵、除氧器、高壓加熱器、相關(guān)的管道、閥門構(gòu)成，是火電廠熱力系統(tǒng)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

　　關(guān)鍵詞：頻率,軸頸,汽蝕余量,振幅,緊力

　　一、概述

　　河源電廠共兩臺(tái)600MW汽輪機(jī)組，主機(jī)設(shè)備由哈爾濱三大動(dòng)力設(shè)備廠與日本三菱公司合作生產(chǎn)。每臺(tái)機(jī)組配置二臺(tái)50%B-MCR容量的汽動(dòng)給水泵組(型號(hào)：MDG366)和一臺(tái)30%B-MCR容量的啟動(dòng)(備用)電動(dòng)給水泵組(MDG346)。汽動(dòng)給水泵及其前置泵均為沈陽(yáng)水泵廠生產(chǎn)，配套汽輪機(jī)為杭州工業(yè)汽輪機(jī)廠生產(chǎn)(型號(hào)：NK63/71/0)。

　　河源電廠#2機(jī)2B汽泵從2016年以來一直存在著前軸振動(dòng)大的問題，尤其是在機(jī)組由滿負(fù)荷左右降至70%負(fù)荷左右時(shí)，前軸振動(dòng)值會(huì)發(fā)生突變，接近跳泵值0.08mm，危及機(jī)組運(yùn)行安全。經(jīng)與廠家討論，將跳泵值進(jìn)行了修改，改為0.10mm。2017年2月#2機(jī)組D修后，2B汽泵前軸振動(dòng)峰值進(jìn)一步增大，最大達(dá)0.092mm。在#1機(jī)組啟動(dòng)并穩(wěn)定后，利用電網(wǎng)低負(fù)荷的窗口，檢修汽機(jī)專業(yè)在3月14日隔離2B汽泵，再一次檢查汽泵前軸振動(dòng)大的原因。

　　二、原因分析

　　水泵振動(dòng)的原因繁多，大致有以下幾個(gè)方面：

　　(一)動(dòng)靜不平衡：當(dāng)水泵的泵軸彎曲、葉輪厚薄不均，或是葉輪上夾雜有異物、葉片有損傷時(shí)，都會(huì)造成轉(zhuǎn)子質(zhì)量上的不平衡，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)起來后就會(huì)產(chǎn)生周期性的激振力，從而造成水泵振動(dòng)。

　　(二)底座松動(dòng)或是螺栓不牢固：水泵在運(yùn)行中，不可避免會(huì)有不平衡力產(chǎn)生，當(dāng)水泵基礎(chǔ)混凝土底座不夠結(jié)實(shí)或是地腳固定螺栓不夠牢固時(shí)，水泵的固有頻率與某些不平衡力或激振力的頻率重合(接近)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振。

　　(三)動(dòng)靜摩擦：水泵由于要保證傳動(dòng)效率，最大限度的使用原動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)力，減少壓損和軸向推力，在設(shè)計(jì)時(shí)將動(dòng)靜部分的間隙設(shè)計(jì)在較小的范圍內(nèi)，如葉輪與密封環(huán)的間隙、平衡套與泵殼的間隙、葉片蓋板和泵殼之間的間隙等，一般都只有0.5mm左右，當(dāng)泵軸發(fā)生彎曲、平衡套產(chǎn)生變形、葉輪發(fā)生晃動(dòng)或是葉輪內(nèi)介質(zhì)夾帶了雜質(zhì)時(shí)，都易產(chǎn)生動(dòng)靜部分摩擦，從而引起振動(dòng)。

　　(四)中心不正：由于工作人員施工不當(dāng)或是技術(shù)水平不足，當(dāng)水泵軸和小汽輪機(jī)軸的圓周或是端面偏差不符合廠家技術(shù)要求時(shí)(小汽輪機(jī)廠家要求通過聯(lián)軸器和給水泵對(duì)中時(shí)，需要有一定的偏置量)，在水泵和小汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)使聯(lián)軸器間隙隨軸的旋轉(zhuǎn)而忽大忽小，因而發(fā)生與質(zhì)量不平衡一樣的周期性強(qiáng)迫振動(dòng)，產(chǎn)生周期性的交變應(yīng)力，其頻率和轉(zhuǎn)數(shù)成倍數(shù)關(guān)系，使水泵產(chǎn)生周期性的振動(dòng)，振幅與泵軸和小汽輪機(jī)軸偏心距大小而定。

　　(五)軸瓦間隙或緊力不合適：在滑動(dòng)軸瓦的設(shè)計(jì)中，均對(duì)軸瓦的間隙和上瓦蓋對(duì)軸瓦的緊力有要求，需在允許的范圍內(nèi)。由于軸瓦磨損或是施工時(shí)操作不當(dāng)，均可造成軸瓦間隙不合格或是緊力偏離合格范圍，(軸瓦和軸頸之間間隙不能太小，太小滑動(dòng)表面無法被潤(rùn)滑油分開而產(chǎn)生直接接觸，造成摩擦力增大和磨損;軸瓦和軸頸之間間隙不能太大，太大軸會(huì)發(fā)生晃動(dòng)，軸頸撞擊軸瓦，破壞潤(rùn)滑油膜。)從而致使軸頸在軸瓦內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生油膜振蕩，或是緊力不合適，無法吸收軸瓦的熱脹冷縮和因泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的不平衡力。

　　(六)汽蝕：當(dāng)水泵安裝高度過高，在水泵入口處的低壓區(qū)，因流體的壓力低于該溫度下的飽和壓力，使部分流體發(fā)生汽化產(chǎn)生氣泡，形成氣液兩相共存現(xiàn)象，而當(dāng)流體進(jìn)入水泵的高壓區(qū)時(shí)，壓力又升回來，且高于飽和壓力時(shí).升高的壓力壓縮氣泡，使之突然破裂，由于氣泡的體積大多比相同的液體體積大，汽蝕過程中氣泡破裂時(shí)所有的能量集中在破裂點(diǎn)上，產(chǎn)生幾千牛頓的沖擊力，沖擊波的壓力高達(dá)2×103N，大大超過了大部分金屬材料的疲勞破壞極限。同時(shí).局部溫度可達(dá)幾千攝氏度，這些過熱點(diǎn)引起的熱應(yīng)力是產(chǎn)生汽蝕破壞作用的主要因素，而沖擊力易造成水泵的振動(dòng)。

　　三、檢查

　　綜合以上因素，我們對(duì)2B汽泵的振動(dòng)原因進(jìn)行了分析和排查：

　　(一)因汽泵芯包是日本三菱進(jìn)口產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)不具備檢修條件，且無法進(jìn)行動(dòng)靜平衡檢查調(diào)整工作，因此，對(duì)芯包進(jìn)行了更換，并將舊芯包返廠檢查。

　　(二)全面檢查混凝土底座，并對(duì)地腳螺栓進(jìn)行復(fù)緊，未發(fā)現(xiàn)松動(dòng)情況。

　　(三)因更換了芯包，從而避免了動(dòng)靜摩擦的產(chǎn)生的原因;更換新的機(jī)封，避免因機(jī)封內(nèi)部摩擦造成動(dòng)靜摩擦。

　　(四)對(duì)汽泵和小汽輪機(jī)重新進(jìn)行了找中，并依據(jù)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)溫度，對(duì)廠家要求的中心偏置進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。

　　(五)對(duì)前、后軸瓦進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯問題，將軸瓦間隙和軸瓦抬量按設(shè)備說明書要求調(diào)整至合格范圍內(nèi)，適當(dāng)增加軸瓦緊力至0.03mm。

　　(六)廠家說明書中設(shè)計(jì)最大工況點(diǎn)的進(jìn)水溫度最高為181.5℃，最高進(jìn)水壓力為2.095MPa，必須汽蝕余量為37mH2O，而水溫在181.5℃時(shí)，飽和壓力1.05MPa，在考慮了水溫和管道彎頭、入口濾網(wǎng)、流量孔板等管道沿程阻力損失和管道局部阻力損失的情況下，根據(jù)吸程公式，汽泵的吸入高度仍有120米左右，再減去前置泵的安裝高度差7.5米，仍有112.5米。因此，汽泵入口處不可能產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。在檢查了以上各方面原因，未發(fā)現(xiàn)明顯問題后，在盤車狀態(tài)下，2B汽泵前軸振動(dòng)仍有0.04mm左右，遠(yuǎn)超其他部位的軸振。

　　經(jīng)過和熱控專業(yè)進(jìn)行分析討論，我們又采用測(cè)間隙電壓的方式，對(duì)測(cè)振探頭處軸頸進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)軸頸橢圓度超標(biāo)，達(dá)0.04mm左右，為了確認(rèn)該數(shù)據(jù)，我們進(jìn)一步采取架百分表的方式進(jìn)行檢查，確認(rèn)了該處軸頸的橢圓度最大值為0.043mm。后咨詢汽泵廠家，廠家確認(rèn)軸頸的加工并非是直接車削到位，有些部位還需進(jìn)行滾壓處理，可能是在滾壓處理的過程中，產(chǎn)生了軸頸局部存在橢圓的情況。

　　由此，找到了該處軸振超標(biāo)的根本原因。根據(jù)實(shí)際情況，經(jīng)專業(yè)和廣東電科院討論，該處泵軸實(shí)際振動(dòng)值應(yīng)為測(cè)量值減去泵軸本身的橢圓度0.04mm，在保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，便于監(jiān)控設(shè)備安全狀況和保障設(shè)備安全運(yùn)行，將該處軸振的報(bào)警值和跳泵值分別修改至0.09mm和0.11mm，即泵軸的實(shí)際振動(dòng)值為0.05mm—0.07mm。

　　四、效果

　　設(shè)備回裝后，進(jìn)行試運(yùn)，在該處軸振測(cè)量最大值一直維持在0.07mm左右，在安全范圍內(nèi)，通過此次檢修處理，查找出了設(shè)備制造過程中存在的問題，解決了困擾專業(yè)一年多的難題。并根據(jù)實(shí)際情況，修改了報(bào)警和跳泵值，保證了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　機(jī)械類期刊推薦：《水泵技術(shù)》是由沈陽(yáng)水泵研究所主辦的期刊。水泵技術(shù)期刊宗旨：以交流泵技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、促進(jìn)我國(guó)泵事業(yè)的發(fā)展為辦刊宗旨。