（广东省粤电集团有限公司珠海发电厂广东珠海519000）
摘要：锅炉给水泵是发电厂热力系统内最重要的水泵之一，其正常运行对维持发电机组的额定出力至关重要。结合某发电厂75CHTA-4型给水泵驱动端轴振高实例分析得出，滑销系统卡涩和瓦壳紧力对振动响应非常明显。并提出了给水泵减振的方案，彻底解决了给水泵振动高故障，对给水泵振动的原因排查和减振处理有借鉴参考作用。
关键词：给水泵；振动；滑销卡涩；瓦壳紧力；减振
一、引言
给水泵出口压力在发电厂热力循环系统内最高，一般具有动静间隙小，转速高，效率高等特点，给水泵振动高引起被迫故障停泵抢修在电力生产行业中时有发生，给电力生产带来了极大的阻碍和难题。影响给水泵振动的原因繁多复杂，且涉及到影响机组额定出力，因此较难通过反复试验准确地判断排查原因，一般来说，给水泵振动的原因主要有以下方面[1-5]：（1）转子质量不平衡，振动特点是振动幅值与转速成正比；（2）动静摩擦产生振动。转动部分与静止部分接触，接触点摩擦力反作用在转子上，迫使转子激烈振动，属于自激振动；（3）基础刚度不够引起的振动，基础灌浆不良，地脚螺栓松动，垫片松动，机座连接不牢固，都将引起剧烈的强迫共振现象。（4）小汽机与给水泵对中不良引起的振动，（5）瓦壳紧力、瓦顶间隙不当，引起油膜涡动和油膜振荡，（6）给水泵滑销卡涩，猫爪松动等原因导致水泵壳体膨胀不畅，引起水泵强迫振动；（7）水泵汽蚀，液体以很大的速度从周围冲向沸腾的气泡中心，产生频率很高、瞬时压力很大的冲击，引起水泵剧烈振动；（8）水泵内部非定常流动、涡流、脉动激发过流部件振动，主要多发生在水泵启动和停机、阀门启闭、工况改变以及事故紧急停机等动态过度过程中，由输水管道内压力、流场急剧变化引起。
二、给水泵概况
某火力发电厂一期2×700MW机组采用日本三菱生产的多级单缸凝汽式小汽机配备IngersollDresserPumpCompany生产的水平中分四级圆筒式给水泵。水泵型号75CHTA-4，额定转速5260rpm，出口压力18.22MPa，必需汽蚀余量NPSHr：51.8m，自由端和驱动端X、Y向各一个轴振测点，轴振报警值为80um，跳闸值为115um，延时3s。
三、故障过程
2017年8月18号09时04分左右，某厂2A汽泵在运行中转速升至约4790r/min时，驱动端X向轴振由48um突升至70um，其余三个测点的振动幅值在此过程中轻微增加。8月21号14时38分，机组负荷增加至额定功率700MW，2A汽泵5050rpm时，驱动端X轴振快速攀升至95um，2号机组被迫降负荷至600MW，给水泵转速下降后，驱动端X轴振迅速降低至65um，虽然在正常值，但仍然比其他三个测点的振动大了20um左右，查曲线，该给水泵驱动端X轴振在此之前曾多次发出振动高报警。并与转速成正比关系，驱动端Y向，自由端X、Y向三个测点振动不高。振动与转速和负荷曲线图如图1所示。
图1给水泵轴振、转速及负荷曲线图（2017.08.21）
注：A—转速；B—驱动端X向轴振；C—驱动端Y向轴振；D—自由端X向轴振；E—自由端Y向轴振；F—机组负荷
由于2A给水泵驱动端X向振动最高95um超过报警值，因此将两台锅炉给水泵设置流量偏差，让2B给水泵流量和转速尽可能大，以降低额定功率下2A汽泵转速，驱动端X轴振在机组额定功率700MW下降至85um左右，仍然超过80um的报警值，保持观察运行。2017年10月1号，#2机组停机一次，第二天重新启动后，2A汽动给水泵的驱动端X向轴振产生了减少现象，转速在5000rpm由停机前的85um下降至55um左右，下降了30um，其他三个测点的振动均略微下降，驱动端Y向轴振40um，自由端X、Y向轴振均为20um左右，振动各参数如表1所示，曲线图如图2所示。
注：A—转速；B—驱动端X向轴振；C—驱动端Y向轴振；D—机组负荷；E—自由端X向轴振；F—自由端Y向轴振
四、振动高原因分析
该厂2A给水泵历年来出现过多次振动高现象。2015年针对转子不平衡进行了更换水泵芯包，解决了当时的振动高故障；2016年出现过最小流量阀小开度时再循环管道振动引起水泵共振等现象，经调整最小流量阀快速开启信号曲线避开小开度，同时更换加固再循环管道的支撑拉杆避振，也消除了水泵的振动高现象[6]。此次水泵振动高与转速成正比，且仅有驱动端X向振动高，若不平衡引起的振动，表象是驱动端X、Y方向振动均会同步增加，因此可以基本排除水泵转子不平衡引起。2016年的管道共振引起水泵振动高的表象是水泵轴振与转速不成正比，无明显规律，且本次检查再循环管道的振动和支撑都是正常的，也可以排除该原因。现场检查和查阅检修记录，基本可以排除不对中、不平衡、地脚螺栓松动、汽蚀和最小流量管道扰动引起非定常流动等原因。
鉴于2017年10月1号水泵停泵和启动一次，停运期间无任何检修工作，水泵启停前后振动状况有明显变化，现场对水泵进一步检查发现，2A汽泵非驱动端滑销上下导向槽已紧密贴合无间隙，如图3所示，根据厂家的设计的标准要求，如图4所示，该处标准间隙为12.7mm。给水泵在运行中由于管道附加应力大等原因，拉伸泵体下部向下位移，从而使汽泵滑销上下导向槽接触，当汽泵壳体无法自由膨胀时，泵体中心产生变化，泵体与芯包转子在轴向和径向发生相对位移，径向位移造成转子转轴与轴瓦的间隙被迫产生改变，偏离了安装的标准值，水泵振动产生变化。排查水泵所有相关的参数，发现转速在4800rpm左右，推力瓦温度由74℃上升至78℃，轴向位移由-470um左右上升到-500um，转子往驱动端位移了30um左右，其他相关参数无变化，验证了在无任何检修工作的情况下，水泵启停一次，转子的轴向位移产生了不正常的变化。
五．处理方案及结果
2018年2月机组检修期间对2A汽泵轴承检查，瓦壳紧力设计标准为0-0.03mm，压铅丝法实测驱动端瓦壳间隙为0.04mm，原本设计是紧力配合，实测是间隙配合，超过标准。处理方法为在轴瓦背面加0.05mm不锈钢垫片，用压铅丝法重新测量瓦壳紧力为0.01mm，恢复至设计标准范围内，如表2所示。
2018年3月3号，2A给水泵投运后，2号机组额定700MW负荷下，2A汽泵驱动端X向轴振由修前的83um降低至36um良好值，其他三个轴振测点也略微下降，驱动端Y向轴振32um，自由端X向轴振24um，自由端Y向轴振25um。此外，由于瓦壳紧力调整为0.01mm，支撑轴瓦与轴的配合间隙减小，支撑瓦温由修前的49℃上升至59℃，温度仍然在正常范围。2A给水泵驱动端X向振动高的现象完全消除，水泵各参数恢复至正常值。
六、结论
（1）给水泵运行时温度较高，因此要设置滑销系统。滑销的作用是：保证泵体能实现良好膨胀和收缩，在工况不断发生变化的情况下，使泵体中心保持不变。给水泵的滑销系统有纵销和横销两种，给水泵运行中和停运期间都要注重滑销系统的检查，检查各间隙是否在设计的标准范围内，有超标异常情况，及时分析，调整处理，恢复滑销系统的正常工作。
（2）瓦顶间隙和瓦壳紧力对于给水泵轴振的影响非常大，水泵检修期间必须对该数据严谨测量，调整恢复至标准范围内。
（3）给水泵振动高的原因繁多复杂，必须结合运行方式、振动趋势、转速、轴向位移、滑销系统、管道应力和历史检修数据等方面综合分析排查，才能迅速准确地找出导致振动高的根源。
参考文献：
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[3]施维新．汽轮发电机组振动与事故[M]．北京：中国电力出版社，1998．
[4]裴吉，王文杰，袁寿其，等．低比转数离心泵内部非定常流动特性数值预测[J]．农业机械学报，2014，1（45）：79-83．
[5]朱宝森．超临界机组汽动给水泵振动原因分析及处理措施[J]．华电技术，2010，4（32）：14-16．
[6]王友．75CHATA-4型给水泵振动高原因分析和处理[J]．山东工业技术，2016，11：223-225．
作者简介：陈鑫水（1975—），男，汉族，广东省汕头市人。广东省粤电集团有限公司珠海发电厂热能动力工程师、大学本科、主要从事发电厂设备维护管理工作。Email：13702571459@139.com