9F級(jí)燃機(jī)定冷泵振動(dòng)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(gè)方面，對(duì)9F級(jí)燃機(jī)定冷泵振動(dòng)異常的原因進(jìn)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(jiǎn)要介紹了方案實(shí)施效果，為同行處理同類問(wèn)題時(shí)提供參考。

關(guān)鍵詞：定冷泵;離心泵;振動(dòng);節(jié)流氣穴

0 引言

在電力生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能時(shí)，不可避免地會(huì)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(jī)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(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。我公司機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，定冷泵振動(dòng)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(dòng)情況得以改善。本文針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了分析，探討了9F級(jí)燃機(jī)定冷泵振動(dòng)異常的解決方案及實(shí)施效果。

1 9F級(jí)燃機(jī)定冷泵振動(dòng)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(zhǎng)的泵易因軸剛度不足而使泵軸彎曲，從而造成傳動(dòng)軸與口環(huán)之間發(fā)生碰磨。對(duì)定冷泵進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸與泵殼均無(wú)碰磨痕跡。（2）葉輪。離心泵葉輪制造過(guò)程質(zhì)量控制不好或用來(lái)輸送腐蝕性流體會(huì)造成葉輪偏心。定冷泵輸送的是經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后的閉式冷卻水，水質(zhì)無(wú)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(wú)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(dòng)螺栓質(zhì)量不均衡均會(huì)造成泵體振動(dòng)異常。泵體出廠數(shù)據(jù)證明聯(lián)軸器質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題，解體檢查聯(lián)軸器四周間距均勻，無(wú)磨損情況。

1.1.2? ? 基礎(chǔ)與支架

水泵基礎(chǔ)剛度不足將會(huì)產(chǎn)生與振動(dòng)相位相反的另一個(gè)臨界轉(zhuǎn)速，使水泵振動(dòng)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(dòng)將會(huì)導(dǎo)致約束剛度降低，振動(dòng)加劇?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，水泵基礎(chǔ)未進(jìn)行二次灌漿，立即對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行二次灌漿，但振動(dòng)情況未見(jiàn)改善。檢查地腳螺栓亦無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。

1.1.3? ? 電機(jī)原因

現(xiàn)場(chǎng)將電機(jī)與泵體脫開(kāi)，進(jìn)行單體試轉(zhuǎn)，電機(jī)振動(dòng)、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(shí)，管道發(fā)生變形下壓至泵體上，將導(dǎo)致泵體與電機(jī)不對(duì)中。管道安裝時(shí)若法蘭連接面之間存在較大張口，將導(dǎo)致進(jìn)出口管路與泵之間存在較大內(nèi)應(yīng)力?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，管道支架材料為鑄鐵，不存在剛度不足的問(wèn)題;拆開(kāi)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(jī)與泵體連接對(duì)輪不對(duì)中導(dǎo)致振動(dòng)異常。檢查對(duì)輪中心，對(duì)輪平面下開(kāi)口0.05 mm，北開(kāi)口0.04 mm;圓周差電機(jī)對(duì)輪高0.08 mm，偏南0.05 mm，對(duì)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(rùn)滑

潤(rùn)滑不足會(huì)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(shí)，需進(jìn)行補(bǔ)油脂。日常點(diǎn)檢時(shí)每天觀察油位變化，及時(shí)補(bǔ)充軸承箱潤(rùn)滑油脂。

1.3.2? ? 水泵選型

每臺(tái)泵均有自己的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，當(dāng)運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況相差較大時(shí)，泵的運(yùn)行情況會(huì)惡化。該定冷泵為DFB100-80-230型單級(jí)離心泵，額定流量為70 m3/h，發(fā)電機(jī)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(dòng)調(diào)節(jié)閥，可通過(guò)節(jié)流調(diào)節(jié)定冷水量。

1.3.3? ? 手動(dòng)調(diào)節(jié)閥的使用

流體流過(guò)閥門是典型的節(jié)流現(xiàn)象，節(jié)流不當(dāng)會(huì)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(shí)，氣泡會(huì)從流體中分離而出，當(dāng)氣泡被流體帶到高點(diǎn)的壓力區(qū)域時(shí)，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(qiáng)烈的噪聲及振動(dòng)。通常用節(jié)流氣穴系數(shù)來(lái)衡量氣穴是否發(fā)生，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)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(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。節(jié)流氣穴系數(shù)K的計(jì)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(duì)壓力表示各處的壓力值時(shí)，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(shí)，計(jì)算得出P1/P2=3.5。即P1/P2>3.5時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)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(jì)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(shí)出口壓力會(huì)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(lái)的壓力時(shí)，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(gè)水箱、2臺(tái)定冷泵、泵進(jìn)出水閥門、出水調(diào)節(jié)總閥組成，如圖1所示。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)只開(kāi)啟一臺(tái)泵，將這臺(tái)泵的進(jìn)、出水閥全開(kāi)，另一臺(tái)泵的進(jìn)、出水閥全關(guān)，調(diào)節(jié)出水調(diào)節(jié)總閥，試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)偏高，此時(shí)壓力表顯示壓力為1.25 MPa，調(diào)節(jié)出水調(diào)節(jié)總閥開(kāi)度，當(dāng)壓力調(diào)節(jié)至0.92 MPa時(shí)噪聲、振動(dòng)均明顯減小，當(dāng)反復(fù)調(diào)節(jié)閥門使壓力增大時(shí)，只要壓力高于1.2 MPa，管路就再次出現(xiàn)劇烈振動(dòng)及噪聲，與流體喘振現(xiàn)象一致。

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

2 對(duì)策制定與實(shí)施

2.1? ? 流體喘振

制定對(duì)策：調(diào)節(jié)定冷泵出水調(diào)節(jié)總閥，觀察定冷泵振動(dòng)變化，調(diào)節(jié)時(shí)注意觀察流量計(jì)流量不得超過(guò)55 m3/h（發(fā)電機(jī)所需冷卻水量為51 m3/h左右）。對(duì)策實(shí)施：停機(jī)時(shí)將定冷泵出水調(diào)節(jié)總閥由全關(guān)打開(kāi)，觀察流量計(jì)流量及系統(tǒng)振動(dòng)變化，當(dāng)開(kāi)到某一開(kāi)度時(shí)，振動(dòng)情況明顯好轉(zhuǎn)，管道抖動(dòng)現(xiàn)象消失，再開(kāi)大閥門振動(dòng)均正常，觀察流量計(jì)流量，不要超過(guò)55 m3/h，原來(lái)定冷泵出水調(diào)節(jié)總閥開(kāi)度對(duì)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(duì)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(duì)策實(shí)施：拆開(kāi)定冷泵出口及總管三通連接法蘭面，經(jīng)測(cè)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(gè)厚度為3 mm的墊片。

3 實(shí)施效果

采取上述對(duì)策后，定冷泵振動(dòng)數(shù)據(jù)表現(xiàn)良好，最大振動(dòng)值出現(xiàn)在泵體驅(qū)動(dòng)端縱向，振動(dòng)值僅為2.5 mm/s（標(biāo)準(zhǔn)為4.5 mm/s）。

4 結(jié)語(yǔ)

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

收稿日期：2020-06-05

作者簡(jiǎn)介：金麗華（1992—），女，江蘇蘇州人，助理工程師，從事燃機(jī)電廠維護(hù)工作。