9F级燃机定冷泵振动异常原因分析及解决方案

摘要：首先从设备、安装、管理3个方面，对9F级燃机定冷泵振动异常的原因进行了分析，然后根据要因制定了相应的解决方案，最后简要介绍了方案实施效果，为同行处理同类问题时提供参考。

关键词：定冷泵;离心泵;振动;节流气穴

0 引言

在电力生产过程中，发电机运转将机械能转换成电能时，不可避免地会产生能量损耗，这些损耗的能量最终变成热能，使发电机转子、定子等各部件温度升高。为了将这部分热量导出，需使用定冷泵对发电机进行强制冷却。我公司机组自投产以来，定冷泵振动较厂内其他同类型泵偏大，经多次检查及处理后，定冷泵振动情况得以改善。本文针对这一问题进行了分析，探讨了9F级燃机定冷泵振动异常的解决方案及实施效果。

1 9F级燃机定冷泵振动异常原因分析

1.1    设备原因

1.1.1   泵体原因

（1）泵轴。通常轴系较长的泵易因轴刚度不足而使泵轴弯曲，从而造成传动轴与口环之间发生碰磨。对定冷泵进行解体检查，发现转轴与泵壳均无碰磨痕迹。（2）叶轮。离心泵叶轮制造过程质量控制不好或用来输送腐蚀性流体会造成叶轮偏心。定冷泵输送的是经过化学处理后的闭式冷却水，水质无腐蚀性，泵出厂合格证齐全，且解体检查叶轮口环与泵体口环之间无碰磨痕迹。（3）联轴器。联轴器连接螺栓周向间距不均，联轴器上传动螺栓质量不均衡均会造成泵体振动异常。泵体出厂数据证明联轴器质量没有问题，解体检查联轴器四周间距均匀，无磨损情况。

1.1.2    基础与支架

水泵基础刚度不足将会产生与振动相位相反的另一个临界转速，使水泵振动频率增加，若增加的频率与某一外在频率相近，将使泵体振幅加大。另外，基础地脚螺栓松动将会导致约束刚度降低，振动加剧。现场检查发现，水泵基础未进行二次灌浆，立即对基础进行二次灌浆，但振动情况未见改善。检查地脚螺栓亦无松动现象。

1.1.3    电机原因

现场将电机与泵体脱开，进行单体试转，电机振动、声音均正常。

1.2    安装原因

1.2.1    管道及其安装固定

泵出口管道支架刚度不够时，管道发生变形下压至泵体上，将导致泵体与电机不对中。管道安装时若法兰连接面之间存在较大张口，将导致进出口管路与泵之间存在较大内应力。现场检查发现，管道支架材料为铸铁，不存在刚度不足的问题;拆开定冷泵出口总管及管道三通法兰面发现，两法兰面之间在自由状态下存在较大张口。

1.2.2    零部件之间的配合

电机与泵体连接对轮不对中导致振动异常。检查对轮中心，对轮平面下开口0.05 mm，北开口0.04 mm;圆周差电机对轮高0.08 mm，偏南0.05 mm，对轮中心合格（要求偏差小于0.1 mm）。

1.3    管理原因

1.3.1  轴承及润滑

润滑不足会导致轴承工况恶化。定冷泵自带轴承油位观察窗口，当油位低于1/2时，需进行补油脂。日常点检时每天观察油位变化，及时补充轴承箱润滑油脂。

1.3.2    水泵选型

每台泵均有自己的设计工况点，当运行工况与设计工况相差较大时，泵的运行情况会恶化。该定冷泵为DFB100-80-230型单级离心泵，额定流量为70 m3/h，发电机所需额定冷却水量为51 m3/h，据此所配备的定冷泵出力应为60 m3/h，因此泵的选型不合理。但定冷泵出口阀后设置有一手动调节阀，可通过节流调节定冷水量。

1.3.3    手动调节阀的使用

流体流过阀门是典型的节流现象，节流不当会产生气穴及流体喘振现象。

（1）节流气穴：当节流后压力低于一定温度下的空气分离压时，气泡会从流体中分离而出，当气泡被流体带到高点的压力区域时，气穴体积将急剧减小或溃灭，产生局部压力冲击，引起管道系统强烈的噪声及振动。通常用节流气穴系数来衡量气穴是否发生，根据大量实验可知，临界节流气穴系数约为0.4，当节流气穴系数K小于临界节流气穴系数0.4时，会产生气穴现象。节流气穴系数K的计算公式如下：

式中，P2为节流下游的压力;Pg为一定温度下的空气分离压;P1为节流上游的压力;K为节流气穴系数，K越小，越易产生气穴现象。

当以绝对压力表示各处的压力值时，Pg≈0，等式可换算为：

当节流气穴系数K等于临界节流气穴系数0.4时，计算得出P1/P2=3.5。即P1/P2>3.5时，会产生气穴现象。现场检查，出水调节总阀节流前压力（P1）为0.72 MPa，节流后压力（P2）为0.39 MPa，计算得P1/P2=1.85（<3.5），因此管道不存在节流气穴现象。

（2）流体喘振：入口流量减小到某一值时出口压力会突然下降，管道内压力反而升高，被输送介质倒流，直到出口压力升高重新向管道输送介质为止;当管道中的压力恢复到原来的压力时，流量再次减少，管道中介质又产生倒流，如此周而复始。该定冷水系统装置主要由1个水箱、2台定冷泵、泵进出水阀门、出水调节总阀组成，如图1所示。

现场试验时只开启一台泵，将这台泵的进、出水阀全开，另一台泵的进、出水阀全关，调节出水调节总阀，试验开始时发现振动偏高，此时压力表显示压力为1.25 MPa，调节出水调节总阀开度，当压力调节至0.92 MPa时噪声、振动均明显减小，当反复调节阀门使压力增大时，只要压力高于1.2 MPa，管路就再次出现剧烈振动及噪声，与流体喘振现象一致。

综上所述，引起定冷泵振动异常的要因是流体喘振及管道存在较大内应力。

2 对策制定与实施

2.1    流体喘振

制定对策：调节定冷泵出水调节总阀，观察定冷泵振动变化，调节时注意观察流量计流量不得超过55 m3/h（发电机所需冷却水量为51 m3/h左右）。对策实施：停机时将定冷泵出水调节总阀由全关打开，观察流量计流量及系统振动变化，当开到某一开度时，振动情况明显好转，管道抖动现象消失，再开大阀门振动均正常，观察流量计流量，不要超過55 m3/h，原来定冷泵出水调节总阀开度对应流量为51 m3/h，调整后出水流量为53 m3/h。

2.2    管道存在较大内应力

制定对策：调整连接管道法兰垫片厚度，在连接管道法兰面之间增加厚度合适的垫片。对策实施：拆开定冷泵出口及总管三通连接法兰面，经测量大约存在5 mm的张口，在定冷泵出口及总管三通连接法兰面之间加装2个厚度为3 mm的垫片。

3 实施效果

采取上述对策后，定冷泵振动数据表现良好，最大振动值出现在泵体驱动端纵向，振动值仅为2.5 mm/s（标准为4.5 mm/s）。

4 结语

从对策实施至今，定冷泵运行情况良好，未再出现定冷泵振动异常情况，为公司节约了大量的人力、物力及财力。在今后的工作中，若遇到设备故障问题，我们一定要及时查找出故障产生的根本原因，制定切实可行的解决对策，将安全隐患消灭在萌芽状态。

收稿日期：2020-06-05

作者简介：金丽华（1992—），女，江苏苏州人，助理工程师，从事燃机电厂维护工作。