给水泵的振动原因分析及处理对策(一)

给水泵的振动原因分析及处理对策

 
 摘要  火力发电厂的电力生产中水泵的应用非常广泛，水泵的样式也是各种各样，而振动是影响水泵工作寿命与工作质量的重要因素。大型水泵是一个复杂的工作体系，其振动原因，大致可分为水力振动和机械振动两大类。本文在对各种可能引起水泵振动的原因进行分析的基础上，主要从安装、检修和维护等方面探讨机械振动中由于中心不正引起的振动。
 关键词  给水泵，振动,靠背轮中心
 
Analysis of vibration to the pump and treatment strategies

Abstract  of electricity production is widely used in water pump, water pump is also a wide variety of styles, and the vibrations that affect the quality of the pump working life and work of important factors. Large pump is a complex work system, the vibration causes can be divided into hydraulic vibration and mechanical vibration into two categories. In this paper, a variety of reasons may cause pump vibration analysis, based on the key from the installation, repair, and maintenance of mechanical vibration due to errors caused by the vibration center.
    Key words   Feed pump, Vibration, Back wheel center

 给水泵是把机械能转变为锅炉给水的势能和动能的一种动力设备。它是维持蒸汽动力循环不可缺少的设备，也是火力发电厂的主要辅助设备之一。它的安全运行直接影响到电厂的安全生产，所以对给水泵的安全、经济运行必须引起足够的认识，对给水泵的维护保养也应予以高度重视。才能确保发电厂的总体安全与经济。对于大型水泵来说，主要的故障大都是泵组的振动。
 造成其振动的因素主要有：①转子动平衡部件偏差不合格。②找中心时转子对中心偏差较大。③由于水泵转速不高，汽蚀在大流量下发生，一旦发生汽蚀，水泵就会剧烈振动，并伴随发生噪声。④暖泵不充分造成上下温差较大，使泵体变形。⑤轴承磨损使中心不正。⑥因为热应力而造成泵体变形或泵轴弯曲，或者是其他原因使泵内动、静部分发生摩擦。⑦地脚螺栓松动。⑧在基础方面，除了基础下沉使中心改变以外，还有刚度及固有频率问题，如果基础的固有频率正好与泵的转速频率一致，就会产生共振。⑨若给水泵是由给水泵汽轮机驱动，给水泵汽轮机亦有各种振动的问题，汽轮机的振动也会引起给水泵的振动。⑩由于管路支吊架支撑不良或管路内壁粗糙形成湍流早成管路振动，当管路固定频率与泵固有频率相同时使泵产生共振。
1.水泵振动原因及控制措施
 水泵的振动是一种常见的故障。大流量高速给水泵的振动甚至会危及泵组的安全运行。水泵的振动原因，大致可分为水力振动和机械振动两大类。而在查找振动原因时，往往会忽视水力振动，而只注意机械振动。
1.1水力振动
 水力振动主要是由于水在泵内或管路系统中流动不正常而引起的。它与泵及管路系统的设计、制造有关，也与运行工况有关。导致水力振动的原因主要有以下几种：
1.1.1水力冲击引起的振动
 水由叶轮外缘经过导叶或蜗壳头部附近时，会产生水力冲击。大型高速多级给水泵更容易出现这种现象。水力冲击力随水泵转速和叶轮尺寸的增大而增大。这种水力冲击传给管路和和基础后，就会发生噪声、产生振动。如果这种水力冲击的频率与泵转子，管系或基础的固有频率相重合，就会产生共振。水力冲击的振动频率，为叶片数与泵轴转速的乘积的倍数。
 为了防止因为水力冲击而引起的振动，可适当加大叶轮外径与导叶内径之间的间隙。另外，在水泵整体组装时，应将各级叶轮的叶片出口端与导叶叶片相互错开，有利于减小水力冲击。
1.1.2压力脉动引起的振动
 给水泵在设计时一般都规定了一个最小流量，如果泵在最小流量以下运行时，由于给水流量过小，将导致给水在叶轮中的流量情况恶化，甚至会在叶轮的出口和进口处产生回流。形成局部涡流区和负压，因为转子是旋转的，所以在叶轮中形成的这种局部负压区又会沿着圆周方向旋转，如图1所示。因此，泵在此工况下运转，将会引起很大的压力脉动，使压力忽高忽低，流量时大时小，并且会导致压出管路的剧烈振动，同时伴随发出象喘气一样的响声。这种现象与风机或压气机中出现的“喘振”现象相类似，一般成为“旋转失速”现象。
 
                  图1   低流量时在叶轮内部的回流
 入口区回流； （b）出口区回流
 压力脉动的产生必须同时具备下列三个条件：
泵的压出管路中有积存空气的部位。从给水经加热器到蒸汽发生器，管路较长，途中又有起伏，容易使空气滞留。
调节阀等节流装置位于上述可以积存空气的部位之后。
 防止给水泵发生压力脉动的方法主要有：
 a、在管路布置方面，应该避免发生压出管内积存空气的现象。另外，尽量把调节阀、流量计等节流装置靠近泵的出口安装。
 b、装置最小流量分流管——再循环管
 为防止泵在低负荷工况下发生汽化和“旋转失速”现象，装设最小流量分流管，不管压出管内的流量怎样减少，都可以防止“旋转失速”现象的发生。
 在运行时，如负荷减少，在并联运行的情况下，应尽量提前停掉多余的给水泵，以保证其余的泵能在接近正常流量下运转。
1.1.3汽蚀引起的振动
 对给水泵来说，因其比转速一般不高，所以汽蚀主要在大流量下发生，一旦发生汽蚀，给水泵就剧烈的振动，并伴随发出噪声。因汽蚀而引起的振动频率约为600~25000Hz。高速大流量给水泵汽蚀问题比较突出。但如果在设计和运行上给以足够的重视，汽蚀是可以防止的，比如采取下列措施：
在系统设计上，为了使给水泵在主机甩负荷或急剧减负荷时不至于发生汽蚀，除氧器水箱的容量应适当的增大。除氧器水箱与给水泵标高差要大一些，应留有足够的富裕压头，或增设前置泵。
在管路设计上，给水泵吸入管路应尽可能短些，吸入管的阻力损失尽可能避免有较长的水平管段。
运行时，尽可能使负荷变化缓慢些，如果已经开始发生汽蚀，则可以适当减少流量或降低转速来防止汽蚀加剧。
1.2机械振动
 造成机械振动的原因主要有以下几种。
1.2.1回转体不平衡引起的振动
 回转体不平衡引起的振动，是泵轴振动的最主要原因，其特征是振幅不随负荷的大小及吸入压头的高低而变化，而是与该泵转速有关。它的振动频率和转速高低相一致。造成回转体不平衡的原因很多，例如在运行中，随着局部腐蚀或磨损，振动逐渐增大；回转体局部破坏或有杂物堵塞，产生剧烈振动。为了保证回转体的平衡，低转速泵可以只做静平衡试验。高转速泵则必须分别进行静、动平衡试验。
1.2.2中心不正引起的振动
 如果水泵与原动机联轴器中心不正或者端面平行度不好，就会造成水泵与原动机的结合状态不平衡，产生强制振动。在水泵安装过程中一定要严格控制好水泵轴系中心，自始至终安装工作均应在确保轴系中心的基础上进行。下面就详细介绍一下安装过程中轴系中心的质量控制措施。
 造成中心不正的原因很多，主要有以下几种。
水泵在安装或检修后找中心不好，这样一开始运行，就会产生振动。这时应重新找中心。
暖泵不充分造成温差使泵体变形，从而使中心不正。应该强调的是，给水泵在启动前均匀受热是最重要的启动程序之一。
管路影响。水泵进、出口管路的重量如果由泵承受，这些质量和管道膨胀力会形成力矩，使泵轴中心错位，这时，从启动之初就开始振动。所以泵进、出口连接管不应对泵形成负载力和力矩。
轴承磨损亦会使中心不正，此时，振动是慢慢增大的。应尽早修复或更换轴承。

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