浅析650MW超临界机组汽动给水泵运行中振动控制

浦逸恒　宋波

摘 要：汽动给水泵是发电厂最重要的辅机之一，汽泵组的正常运行是保证发电机组安全经济运行的必要前提。本文结合公司汽泵组运行中的实际情况，对汽泵振动大导致跳闸的原因从电力、机械、水力、操作等四个维度进行了深入分析，并有针对性的提出改进意见，在实际运行中起到了实效，以期为国内相近类型汽泵组的运行提供经验借鉴。

关键词：汽动给水泵；振动；跳闸；转动部件；运行工况

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）22-0138-01

1 概述

我公司汽动给水泵组小机采用杭州汽轮机厂单轴、单缸、单流、纯凝汽、反动式小汽轮机，额定转速5710 rpm。汽动给水泵采用上海电力修造总厂FK4E39SC型给水泵。汽泵1B于2014年1月更换芯包；汽泵1A于2016年10月1号机大修期间更换芯包；小机1A、1B也均在2016年的108A检修中进行过解体大修。

2 汽泵组振动实际情况

1号机108A检修后汽动给水泵组1A、1B发生过多次跳闸和振动异常事件，汽泵组1A、1B均有过跳闸现象，以1B居多，跳闸前一次负荷为530MW，其他均在600MW以上高负荷期间。且跳闸时汽泵与小机振动均较高、均在5600rpm以上高转速期间。当时相关的小机进汽温度、压力以及机组负荷、给水流量等参数均相对稳定并无明显波动。如下：1）2016-11-30，小机1B前轴承振动测点1突然上升至跳闸值，汽泵1B跳闸；2）2016-12-01，1号机检修后启动期间机组负荷650MW，小机1A前轴承振动突然上升至跳闸值，汽泵1A跳闸；3）2017-02-08，负荷650MW小机1B两端轴振从40μm快速攀升至超过90μm跳闸值动作（小机和汽泵振动均高）；4）2017-02-10， 负荷640MW，小机1A两端轴振从50μm 快速攀升至超过90μm跳闸值动作。5）2017-05-20，机组负荷640MW，汽泵转速5700rpm，汽泵1B两端振动逐渐增大，DCS最高点振动显示104μm，就地实测振动最大1.3丝，降机组负荷至610MW，汽泵1B两端振动逐渐恢复正常。

3 两组汽动给水泵组运行现状

（1）汽泵1A、1B在高负荷期间（600MW以上），汽泵组转速通常会超过额定转速，汽泵转速至5700rpm以上时，汽泵振动值较高，振动值超过80μm，最大时甚至达到100μm以上。（2）高负荷下，小机1A振动个别点伴随汽泵振动有所上升至60μm以上，但未达到报警值，小机1B振动上升不明显。（3）500MW以上时升负荷或降负荷过程中汽泵振动也会增大，待负荷平稳时（600MW以下），振动有所下降。（4）经观察发现汽泵转速达到5700rpm时，汽泵1A转速会有一段时间不变，而汽泵1B转速会在5700上下波动，波动幅度在100rpm左右。

4 对汽泵振动的原因分析

电气方面：这里讨论汽泵前置泵电机。（1）电机内部磁力不平衡和其它电气系统的失调，常引起振动和噪音。如异步电动机在运行中，由定转子齿谐波磁通相互作用而产生的定转子间径向交变磁拉力。（2）大型同步电机在运行中，定转子磁力中心不一致或各个方向上气隙差超过允许偏差值等，都可能引起电机周期性振动并发出噪音。因此，汽前泵的振动引起水力方面的扰动有可能引起汽泵入口流速、压力变化，从而引起汽泵振动加大。

机械方面：（1）小机和汽泵转动部件质量不平衡、安装质量不良、机组轴线不对称、轴弯曲。（2）小机与泵的找正不当偏心超过允许值。（3）零部件的刚度和机械强度差、轴承和密封部件磨损破坏形成转子偏心。（4）水泵临界转速出现与机组固有频率一致引起的共振。（5）轴承质量不合格，润滑油缺油或油质变差。（6）盘根或机械密封压得过紧。（7）小机振动异常带动泵的轴承振动异常；（8）汽泵组底座、地基不牢固。（9）水泵叶轮损坏、局部堵塞或松动、盘根或轴承过紧。（10）出口管道振动过大或管道阻力过大，泵的再循环管路震动。（11）联轴器花垫损坏或安装不良，不同心。

水力方面：水泵进口流速和压力分布不均匀，泵进出口工作液体的压力脉动、液体绕流、偏流和脱流，非定额工况以及各种原因引起的水泵汽蚀等。当泵的入口压力低于相应水温下的压力时，会发生汽蚀并伴随剧烈振动。机组进水流道设计不合理，机组启动和停机顺序不合理等都会使进水条件恶化，诱发汽蚀或加重机组及泵振动。

运行操作方面：启动时汽泵及前置泵注水排气不彻底，启动时汽泵汽化。汽泵上下筒体温差大、汽泵暖机不充分、汽泵排水风机未投，密封水回水不通畅导致小机油系统油质恶化；汽泵组超负荷运行，长期超过额定转速运行等等。

5 应对措施及方案

（1）对于我公司检修安装方面：1）汽泵组运行中出现问题应趁机组检修期间返厂检修，如检查汽泵叶轮有无汽蚀情况、汽封等动静结合部分是否有磨损情况等。2）基础螺栓是否牢固，安装时基础板应找正找平。泵轴和电机轴要保证同心。3）管道配置应合理，泵的进口管段应避免突弯和积存空气，进口段配置一段锥形渐缩管，使流体吸入时逐渐收缩增速，以便流体均匀进入叶轮。4）应避免管道应力对泵的影响，避免装配应力、变形应力和管道阀门的重力作用到泵体上。5）对于一些新更换的组件，尤其是汽封等部件，调整间隙需合适，需要在机组启动期间，在高低负荷下充分磨合。6）如遇到振动未找到原因的，应邀请第三方公司测量汽泵组振动频谱并进行分析，判断振动是否为工频振动，是否因转子弯曲变形因数，是否因动静碰磨引起振动。7）检修期间将汽泵与小机对轮脱开，检查对轮是否损坏，查找振动源頭。

（2）减小汽蚀的措施包括：1）确定水泵的安装高度时，使装置的有效汽蚀余量大于泵的最小装置汽蚀余量。2）适当加大进水管直径。3）汽泵启动和停机、阀门启闭、工况改变以及事故紧急停机时，要正确操作避免管道内压力急剧变化和水锤作用等。

（3）运行方面操作注意：1）防止汽泵组小流量运转，机组高负荷应加强对小汽机振动监视。2）保证电泵良好备用，做好事故预想必要时及时采取启电泵等应急措施。3）对于新安装或检修后的启动，汽泵组需要做超速试验。4）避免泵内或吸入管内有空气要格外注意泵的启停和切换操作，并严密关注泵的入口压头和介质组分，避免泵的汽蚀条件产生，启动前必须对汽泵充分注水。5）运行期间检查汽泵组的运行状态听声音，看电流，看压力变化、机组真空变化，化学应定期化验油质。6）汽泵再循环调阀在非低负荷状态下为关闭状态，其前后电动门为开启状态，汽泵流量低时及时开启该阀门保证汽泵最小流量。

6 结语

（1）通过现场处理发现，碰磨和联轴器问题为小机和给水泵比较常见的振动问题，在汽泵出现振动问题的情况下，可先检查联轴器连接情况，并观察判断有无碰磨迹象，然后视情况再做处理。对于质量不平衡问题，小汽机一般需返厂进行动平衡处理，给水泵不平衡致使传动端振大，一般可现场加重处理。

（2）结果表明，保证泵的实际运行工况点与泵的设计工况点吻合，保证零部件结构尺寸、加工精度与设计精度，保证零部件安装质量与检修质量，可以减轻泵的振动。

参考文献

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