大型火电机组立式凝结水泵变频运行共振问题分析及处理_1

大型火电机组立式凝结水泵变频运行共振问题分析及处理
发布时间：2021-11-05T04:57:14.526Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第13期作者：周文秀
[导读] 火力发电机的冷凝水泵(以下简称冷凝水泵)一般采用离心式，从真空状态的冷凝器中吸引冷凝水，因此对其抗空化性能和轴封的严密性要求很高
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摘要：火力发电机的冷凝水泵(以下简称冷凝水泵)一般采用离心式，从真空状态的冷凝器中吸引冷凝水，因此对其抗空化性能和轴封的严密性要求很高。

在结构形式上，为了节省空间，便于进出口管道的配置，凝固泵通常采用立式配置，使其整个结构显得高高而细；从结构上看，电机和水泵的转子贯穿环状基础底板通过联轴器连接，在环状基础底板的中心留有空位，在侧面留有工作窗，进一步降低整体结构的横向刚度；而且由于出口管道的支撑作用，径向刚度出现不对称性，不同方向的共振区间不同，这多方面的因素给凝固泵结构的共振消除带来了一定的困难。

关键词：水泵振动；基础找平；弯曲度；动平衡试验
1设备概况及现状
电厂为2台660MW机组，每台机组配备2台100%容量的冷凝水泵，配置在机房0米处，共用1台变频器，在正常运行期间，由1台备用。

凝结水泵的型号为立式圆筒口袋多级离心泵，型号:C720Ⅲ-4，制造单位为长沙水泵厂。

凝结水泵的性能参数:流量1721.4t/h、扬程333m、转速1480rpm、水泵效率84%。

电动机技术规范:额定功率2000KW，额定电流232.4A。

2分析处理
2017年12月5日，将冷凝水泵变频启动至额定转速，测量冷凝水泵电机上导向轴承、下导向轴承(现场测量冷凝水泵轴承的振动及电机下轴承的振动振幅等的接近，未单独测量泵轴承)在0~50Hz频段，主要监测了973rpm、1035rpm、1090rpm、工频1496rpm及泵停过程的振动测试。

测试过程凝结水泵电机下导向轴承振动正常，处于合格水平；当凝结水泵电机上的导向轴承垂直于出水方向和出水方向的转速为973rpm时振动开始变大，振幅波动范围变大，工频转速为1495rpm时振动略有下降，其中水平于泵水流方向的测量点的振动大于泵水流方向的测量点泵停止中的转速下降到685rpm时，沿泵的水流方向水平振动到最大值289μm。

各试验过程振动的具体数值如表1所示。

3大型火电机组立式凝结水泵变频运行共振处理措施
3.1降低激振力
当激振力下降到无法克服系统阻尼的程度时，即使其频率接近结构固有的频率，也可以避免结构共振。

从效果来看，共振频率依然存在，但在激振力足够低后，如果系统的阻尼不激励结构共振，就可以解决结构共振的问题。

例如，提高动平衡精度以降低工频激振力；更换故障的轴承，降低轴承故障频率的幅度；提高联轴器的定心精度，降低定心错误引起的1、2倍的激振力等。

3.2水泵的全面解体检查
利用机组b维修的机会，进行了全面检查，包括泵的拆解检查、泵基础面的水平情况检查。

将凝结水泵的外筒体吊起来，在安装过程中，施工单位用保温材料代替二次灌浆，导致地基不稳定。

采取措施平整基础板。

具体处理如下:为了进行再灌浆，选择点，将点配置在基础附近，对称配置。

水泵解体后，测量水泵叶轮轴的弯曲度，发现叶轮轴弯曲度为0.10mm，远远大于弯曲度在0.05mm以下的标准。

另外，还存在感应轮汽蚀、水泵推力轴承磨损等现象。

联系厂家，更换新的泵轴、感应轮和推力轴承，对新轴测量弯曲度0.03mm，通过感应轮的动静平衡测试，均满足运行要求
3.3增加系统的阻尼
在共振状态下，通过增加阻尼可以有效地降低振幅放大率，减小振动。

现场通常增设减振阻尼器吸收激振力能量，或增大减振力使激振力能量无法战胜系统减振，从而消除共振。

在凝固泵中，通常在电机的上部增设固定支架以增大阻尼来消除结构共振，阻尼耦合器常用
于扭转共振。

3.4解决定期污染水锤破坏
定期污染是排除水渣和磷酸盐的软质沉淀物，该模式污染能力强，但操作不规范容易出现水锤效应。

水锤是水流速度变化时产生的压力、压力的变化，会对管壁施加力而产生噪音。

水锤效应的破坏性很大，无论压力过高还是过低，都容易导致设备损坏。

为了解决这些问题，必须优化污染防治工作，使污染防治工作处于良好的运行环境，保障在低负荷、高水位、低压力的环境下运行。

在水锤效应的解决过程中，必须在预热排放管后展开排放，避免排放过程中水锤效应的发生，以保护系统的安全性。

3.5提高冷凝水泵机组的刚性
根据以往数据曲线的比较，215年10月凝结水泵一次临界转速为740rpm左右，目前#1b凝结水泵栗子一次临界转速为650rpm左右，一次临界转速下降90rpm左右。

#1B凝结水泵存在刚性明显降低的现象，这可能是引起振动的重要原因。

由此，为了提高#1B冷凝水泵的刚性，调整1.#1b冷凝水栗子出口管道支吊架2，调整冷凝水泵b出口管道底部托架滑板3，加强栗子结构。

通过用支吊架和出口管道支撑滑板的调整，#1B凝结水泵电机的金属振动下降了10um左右，得到了一定的改善，但没有得到彻底的管理。

关于泵体结构的加固，由于现场环境、设备配置的限制，无法进行缸体外支撑。

最后，尝试在栗体刚性最弱的马达支架和泵支架的位置追加8根650mm*130mm*20mm的Q235材质的加强肋。

3.6蒸汽点冷凝水过多的解决
在实际操作中，蒸汽末端设备和电加热蒸汽发生器的敷设管道一般较长，连接管道和设备虽然已经采用保温处理的方法，但末端用蒸汽点仍然存在大量冷凝水，不利于设备的正常运行。

在整个管路过程中，冷凝水逐渐推至蒸汽点的末端，导致冷凝水在蒸汽点集聚的现象。

在这种问题的解决过程中，为了解决蒸汽冷凝水过多的问题，有必要在输送管道和蒸汽点设备的前端安装收集器。

结束语
通过对共振机理的分析，得出了变频改造后影响凝固泵主要振动源频率范围和结构或其组合的固有振动频率相关因素，以及激励结构共振的基本条件，提出了四种对策。

处理具体情况时，应全面考虑现场条件、谐振频率范围、频谱特征、放大率及检修周期等因素，综合选择某种对策或措施的组合。

该研究成果为大型火电机组凝结泵结构共振问题的处理提供了较为全面的方案，对同类故障的分析也有重要的参考价值。

参考文献
[1]康灵果.某大型水泵机房基础结构性能研究[J].工程建设与设计, 2019(19):35-36.
[2]李峰.火电厂凝结水泵振动的数据分析和处理[J].现代制造技术与装备,2019(09):182+184.
[3]黄幸.1000MW机组凝结水泵变频运转振动原因及处理[J].设备管理与维修,2019(05):64-66.
[4]陈艳玲,王鹤宇,郝晓青,王英敏.给水泵振动分析及改造[J].通用机械,2019(Z1):56-59.
[5]何玲艳.水泵水轮机转轮动力特性研究与共振预测[D].中国农业大学,2019.。