220 MW机组电动给水泵振动分析与平衡

张海涛，常　强，薛永锋，宋大勇

(国电科学技术研究院, 江苏　南京　210046)

1　设备故障情况

某220 MW火电机组配备3台额定容量为50%的电动给水泵，正常运行时2台运行，1台备用。给水泵电机由沈阳电机厂有限公司生产，型号为YK3200-2/1180，额定功率为3 200 kW，额定电压为6 kV，额定电流为360 A，转速为2 987 r/min。给水泵采用卧式布置，其中1台给水泵电机驱动端垂直方向振动最高达98 μm，水平振动为60 μm，轴向振动为75 μm；电机非驱动端垂直振动最高达70 μm，水平方向振动为50 μm，轴向振动为46 μm，超出振动标准，影响设备安全运行，给安全生产带来隐患。

2　测量仪器与测点布置

振动测试采用南京东振测控技术有限公司生产的EVM-202动平衡振动分析仪。给水泵振动探头采用磁电式速度传感器，灵敏度为19.7 mV/mm，共有2个振动探头，其中给水泵电机非驱动端垂直方向布置1个探头，给水泵电机驱动端垂直方向布置1个探头。键相传感器采用光电传感器，与瓦振探头布置在1条直线上，振动测点布置见图1。

图1　电动给水泵振动测点布置

3　振动分析与平衡

在布置完电动给水泵振动测点与键相传感器后，启动电动给水泵，测得给水泵电机原始振动值见表1，表1中为3组不同时刻测得的振动数据，计算时取数据的平均值。

表1　给水泵电机平衡前振动值(p-p)

由表1数据可看出，给水泵电机非驱动端与驱动端电机振动1X分量占通频幅值主要成分，振动信号随转速变化明显，在固定转速下工频振动的幅值和相位都较稳定，因此可判定为典型的不平衡故障，应采用现场动平衡予以消除。

给水泵电机转子的现场平衡可以采用影响系数法进行平衡加重，首先在不加重情况下启动给水泵电机到额定转速，测量各轴承的工频振动值(振幅和相位)。停机分析振动后选定加重平面，添加试重后启动给水泵电机，测量各轴承振动值。计算选定平面的影响系数，进行动平衡计算，按照计算结果添加校正配重量，如果选定平面无效，则需要重新选择加重平面，并重新选择加重量。添加校正配重后，启动机组，测量振动，如果各轴承振动值降低到合格范围，则动平衡工作结束，否则还需再次进行调整[1-4]。

给水泵非驱动端与驱动端的影响系数分别为

(1)

(2)

由此，电动给水泵的平衡方程为

(3)

(4)

由式(3)、(4)可以看出，单平面平衡给水泵电机，一般很难同时满足，进一步得：

(5)

(6)

(7)

对式(7)展开有：

(8)

对式(8)求导有：

(9)

(10)

第1次加重采用试加重，加重120 g∠273°。启动电动给水泵，测量振动值见表2，表2中为3组不同时刻测得的振动数据，计算时取数据的平均值。

表2　给水泵电机加重120 g振动值(p-p)

由表2可以看出，在加重120 g后，给水泵电机驱动端振动数值明显减小，振动出现明显响应，经过优化，在加重120 g基础上，继续加重55 g∠229°，再次启动电动给水泵，测得振动数据见表3，表3中为3组不同时刻测得的振动数据，计算时取其平均值。

表3　给水泵电机继续加重55 g振动值(p-p)

由表3可以看出，给水泵经过动平衡后，电机非驱动端与驱动端振动均满足国家标准，可以长时间运行。

本次动平衡通过在轴上贴反光带作为相位基准，由于反光带无法永久保存，对同一台设备来说，在保持振动传感器位置与键相传感器位置不变的前提下，加重角度以反光带为零点，如果两次测量反光带的角度不同，前一次的影响系数也可以直接使用，这是因为影响系数的相位取决于振动相位和试加质量的角度，反光带的角度不同，会使振动相位发生变化，但也使试加质量角度发生变化。经过现场采用手持式振动仪测试，给水泵在不同负荷条件下，振动数据见表4。经过现场动平衡后，给水泵振动数值得到改善，动平衡取得了良好效果。

表4　不同负荷下给水泵电机振动值(p-p)

4　结论

a. 某电厂给水泵电机振动故障原因为转子质量不平衡。

b. 通过现场动平衡后，电机驱动端垂直方向振动由98 μm降至28 μm，水平方向振动由60 μm降至22 μm，轴向振动由75 μm降至30 μm；电机非驱动端垂直方向振动由70 μm降至45 μm，水平方向振动由50 μm降至42 μm，轴向振动由46 μm降至20 μm，取得了良好效果。

c. 对于电机等转子，影响系数法可以较好地解决动平衡问题。

d. 对于同一台设备来说，在保持振动传感器位置与键相传感器位置不变的前提下，对于采用反光带确定相位的转子，在以后的平衡工作中，可以直接采用之前的影响系数进行计算。

参考文献：

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