大機組鍋爐給水泵振動監(jiān)測分析

　　中國電力大機組鍋爐給水泵振動監(jiān)測分析梁雙印柳亦兵張志明2，胡高。華北電力大學北京動力工程系，北京102206；2.山東電力研究院，山東濟南250002測實例，對給水泵振動分析診斷系統(tǒng)策略進行分析探討。

　　0刖言現(xiàn)代大型火電廠熱力系統(tǒng)非常復雜，系統(tǒng)中有許多不同類型設備同時運行，每臺設備的運行狀況都會對整個電廠系統(tǒng)的安全可靠性和經(jīng)濟性產(chǎn)生不同程度的影響。為減小設備故障或維修對整個系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，對于系統(tǒng)中不同設備根據(jù)其重要程度分別采用不同的運行狀態(tài)監(jiān)測策略和維修策略，以達到監(jiān)測系統(tǒng)投入產(chǎn)出的最佳效果。

　　鍋爐給水泵組是火電廠中僅次于汽輪發(fā)電機組的大型旋轉輔機設備，其工作狀況對整個電廠系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性具有重要影響。通過提高給水泵運行安全性改進完善給水泵的維修體制逐步實現(xiàn)以給水泵工作狀態(tài)為依據(jù)的檢修，可使火電廠的安全性和經(jīng)濟性得到提高。實現(xiàn)這目標的基礎是通過對給水泵主要運行工況參數(shù)進行監(jiān)測，盡可能全面了解掌握給水泵運行狀況信息，從而確定泵組適當?shù)木S修計劃，方面避免維修過度造成全性降低的問。

　　通過監(jiān)測運行工況參數(shù)可了解掌握給水泵運行狀態(tài)。其中振動信號是主要監(jiān)測參數(shù)之，振動信號包含設備運行狀況信息和故障信息，其具有內涵豐富和反映故障信息及時這2個明顯優(yōu)點，因而振動監(jiān)測系統(tǒng)具有較強的故障監(jiān)測診斷能力和較高的監(jiān)測可靠性。國內些30042以上容量機組給水泵配備了簡單的軸振測量系統(tǒng)1但其作用主要是對泵組運行過程中進行振動監(jiān)控保護。在些電廠內同時還采取用便攜式振動儀器對給水泵等輔機設備進行定期巡檢的方法，以掌握泵組在運行過程中的振動水平信息，配合監(jiān)控系統(tǒng)對異常振動狀況進行發(fā)現(xiàn)和識別。這種方法往往只是獲取泵組振動的幅值信息，雖然可起到振動超標報警保護作用，但對于泵組的運行狀況判斷或故障原因分析沒有提供足夠信息，振動監(jiān)測系統(tǒng)強大的故障診斷能力沒有得到有效發(fā)揮。利用現(xiàn)有給水泵振動監(jiān)測系統(tǒng)對泵組振動信號進行定期測量分析，從中獲取信息對泵組運行狀況和異�，F(xiàn)象做出分析判斷，可以較小投入達到提高泵組運行效率安全性和經(jīng)濟性改進泵組維修現(xiàn)狀的目的。這是種目前國內火電廠較易實施而且有效的方法。

　　1大機組給水泵基本結構和振動特性1.1給水泵結構目前我國30042火電機組通常配置2臺汽動給水泵和1臺電動備用給水泵，每臺泵容量均為鍋收稿日期20010222 151鉬裝單元SM系統(tǒng)袖相值心碰抿動爐給水量的50.配套給水泵主要有德國公司型泵日本菱公司+，型泵意大利。1012，41公司的6！135型泵及國產(chǎn)，750180型泵。其中德國給水泵組具有定代性，泵組般均由前置泵和主給水泵2部分組成。前置泵由功率為0=的交流電機驅動。備用電動泵電機銘牌功率為5 500=，電機軸與泵軸間通過液力偶合器連接，實現(xiàn)泵轉速在定范圍內的調節(jié)。主給水泵通過1臺最大功率為6 000=的小汽輪機驅動，汽輪機軸與給水泵軸通過剛性齒型聯(lián)軸器連接，通過調節(jié)汽輪機轉速實現(xiàn)給水泵轉速在定范圍內的調節(jié)。

　　入口接管震裂或入口法蘭螺栓震裂等問，迫使泵組非計劃停機，造成嚴重損失。利用振動監(jiān)測系統(tǒng)可及時發(fā)現(xiàn)和識別這些異常振動現(xiàn)象，通過振動發(fā)展趨勢觀察分析，密切注意振動的變化，對泵組運行工況進行調整并采取其他措施，控制或減小振動。對泵組振動不斷增加的情況，及時進行停泵操作，避免發(fā)生重大事故。

　　振動信號類別給水泵主軸轉頻給水泵葉片通過頻率泵葉片數(shù)汽輪機葉片通過頻率汽輪機葉前置泵轉頻片數(shù)基礎和結構共振頻率流體共振頻率汽蝕激發(fā)振動口轉速1.2給水泵主要振動故障機理及特征給水泵除了具有大型旋轉機械常的些振動問，如轉子不平衡軸中心不正動靜部件之間摩擦滑動軸承故障外，還具有些與泵的工作原理有關的特殊振動現(xiàn)象，最主要的是水泵內部流體當時溫度下的汽化壓力時，流體發(fā)生汽化，在流體內產(chǎn)生氣泡，在葉輪通道內隨著壓力增加，氣泡破滅，周圍液體在向氣泡中心流動時將產(chǎn)生強烈沖擊，造成部件被沖蝕及產(chǎn)生強烈振動。另外，基礎剛度不足緊固件松動等支承部件缺陷將導致不穩(wěn)定振動。1出給水泵振動監(jiān)測和故障診斷中感興趣的振動頻率成分。

　　給水泵在運行過程中振動大小反映給水泵工作效率的高低，因而給水泵在正常工作時振動幅值降低給水泵零件的使用壽命，導致軸軸承密封及葉輪等過早損壞。嚴重時可能造成地腳螺栓拔斷2給水泵振動監(jiān)測分析實例對1臺850+=火電機組的滿負荷給水泵進行振動監(jiān)測分析，該泵分主泵和前置泵2部分，主泵由1臺同軸的22+=對置式汽輪機驅動，其內缸分成高壓和中壓2部分，各有10級和4級葉片。主給水泵為4級離心式結構，通過行星齒輪減速器與前置泵連接。

　　該泵自身配備軸振監(jiān)測裝置，分別在驅動汽輪機兩端軸承處分別安裝對相互垂直電渦流相對軸振位移傳感器。測量系統(tǒng)用于完成泵組軸振汽機前置泵減速器及各軸承座上安裝附加振動加速度傳感器，測量泵組各部件在運行中的振動特性。

　　不同機組負荷下的振動特征值。其中主給水泵和驅動汽輪機缸體上的振動值明顯高于其他部位。而且主給水泵振動在不同機組負荷下變化較大。機組在接近滿負荷871+=運行時，泵體振動突出，機組負荷降低到約85額定負荷時，泵體振動明顯減小，而負荷進步降至額定負荷的半以下時，振動又逐漸加大。這種振動變化反映了水泵通流部分入口出流體的工作狀況。

　　不同機組負荷下泵的軸轉速不同，負荷越大，轉速越高。泵軸轉速變化直接影響入口處流體相對于水泵動葉片的角度。相對流動角度與葉片角度相等或相似時，流體順利進入葉片通道，水泵工作在最佳狀態(tài)，效率最高，產(chǎn)生的流體沖擊振動也較小。而當葉輪轉速發(fā)生變化，入口流體相對角度相應改變，對葉片腑背產(chǎn)生附加的沖擊作用，同時2在葉片入口附近形成紊流，導致流體沖擊振動加大。3出葉輪轉速變化對入口流體速度角流體擾動強烈，負荷為746時，振動信號中幾乎沒有這些動葉片通過頻率472.501的高次諧波成分，流體在泵體內流動相對平穩(wěn)，因而水泵的工作效率較高�？衫�用給水泵在運行過程中振動信號幅值的變化分析判斷水泵的工作狀況，發(fā)現(xiàn)確定異常轉速變化導致流體狀況變化也對給水泵轉軸工作狀況產(chǎn)生影響。4出以上3種機組工作負荷下給水泵軸心軌跡的變化。與泵體振動情況相同，在746負荷下轉速4060+，軸振動位移幅值最小，負荷增加或減小，軸振幅值均有不同程度增加。另外，從軌跡中可明顯看出轉速倍頻成分的影響，這種影響可能來自給水泵與驅動汽輪機軸間聯(lián)軸器處的不對中。

　　從泵體上振動信號的功率譜中可看出機組負荷變化導致振動頻率成分的變化。5將2種不同負荷下泵體振動加速度信號的功率譜進行比較。相對于746875負荷時泵體振動在整個高頻范圍內明顯增加，而且在動葉片通過頻率553 01的高次諧波頻率處出現(xiàn)突出峰值，些峰值兩側還帶有大量邊帶成分，明在此負荷下，泵體內3結論測量分析實例明，給水泵工況的變化導致振動信號的相應變化，在定負荷下，振動水平較低，反映泵體內介質處于較佳流動狀態(tài)，工作效率高；改變負荷，則振動增大，水泵效率下降，因而可通過測量分析振動狀況確定水泵的最佳工作參數(shù)。在異常情況下，通過對振動信號分析可發(fā)現(xiàn)識別給水泵內存在的故障并確定故障原因及部位，為給水泵及時正確和有效地維修提供信息。

　　在進行給水泵維修決策和計劃時，可振動及其它運行參數(shù)的監(jiān)測分析結果為依據(jù)，確定給水泵的運行狀態(tài)，制定合理的維修周期和方案。

　　振動監(jiān)測分析系統(tǒng)和方案的確定可根據(jù)具體電廠機組大小給水泵在系統(tǒng)中的重要程度及是否有備用給水泵等情況確定。德國工程師協(xié)會341在其1995年出版的規(guī)范中給出了火電機組給水泵振動監(jiān)測系統(tǒng)配置的推薦意，可供參考。般對于小型機組給水泵，可用便攜式振動測量儀定期監(jiān)測；對大型機組給水泵，如果自身配備振動測量裝置，則應充分利用該裝置的測量信號，利用振動測量分析系統(tǒng)對其輸出模擬信號進行定期采集分析，在不增加太多經(jīng)費投入情況下，達到提高給水泵組運行安全性優(yōu)化維修的目的。