大型立式变频凝结水泵在火电厂中的振动分析与改造

大型立式变频凝结水泵在火电厂中的振动分析与改造

摘要：大型立式变频凝结水泵是火电厂正常运行的关键性设备，但在多方面因

素作用下，频繁出现振动问题，急需要综合分析大型立式变频凝结水泵变频运行

工况，提出行之有效的解决方案，在优化改造的基础上最大化提升火电厂大型立

式变频凝结水泵综合运行效益。

关键词：火电厂大型立式变频凝结水泵振动改造

当下，火电厂在我国电能供应方面的重要性持续显现，而大型立式变频凝结

水泵高效运行是火电厂实现高质量供电的首要前提，必须全方位客观诊断并分析

大型立式变频凝结水泵振动情况，准确把握振动根本性原因，采用确切可行的改

造措施，在合理化解决振动问题的基础上提高其节能性与经济性，全方位推动火

电厂可持续发展。

一、实例

以某地区发电厂为例，大型立式变频凝结水泵运行参数：扬程、流量与工频

转速分别为3.3MPa、1721.4t/h、1480r/min。在长时间变频运行中，该大型立式

变频凝结水泵仍然具备节能潜能，但其变频控制形式为一拖二形式，在日常运行

过程中，如果水泵的变频装置因某种原因发生故障问题，水泵机组又处于低负荷

运行状态，水泵运行过程中需要对凝结水系统作比较大的节流，才能确保水泵除

氧器运行水位具有较高的稳定性，无形中水泵机组电能消耗大幅度增加，会对化

学水处理系统产生较大的影响。在此基础上，由于配合机组运行负荷较低，该大

型立式变频凝结水泵振动数值预远远超过规定范围，出现振动问题，导致变频运

行稳定性较低，影响火电厂正常供电。

二、火电厂大型立式变频凝结水泵振动分析和改造

1、火电厂大型立式变频凝结水泵振动分析

针对出现的振动问题，该火电厂从实际出发客观测试大型立式变频凝结水泵

运行中振动具体情况，在诊断、分析过程中，发现水泵转速为800—1050r/min的

时候振动数值明显超过具体规定，最高可达到290um，其他转速区间测试中并未

发现异常情况。随后，在综合分析该水泵振动数据频谱过程中，发现大型立式变

频凝结水泵不同转速情况下振动以基频分量为核心，主要是因为该火电厂在设计

大型立式变频凝结水泵的时候，没有结合自身供电实际情况，综合考虑水泵日常

运行中变频运行工况，导致在长时间运行情况下，水泵800—1050r/min这一转速

区间出现共振问题。

2、火电厂大型立式变频凝结水泵振动改造

2.1 制定改造方案

在分析共振问题过程中，该火电厂需要客观分析多方面影响因素，严格按照

具体要求，准确计算水泵凝结水系统、除氧器喷嘴等阻力，包括水泵的设计富裕量，看其是否在规定范围内，最终明确大型立式变频凝结水泵扬程余量。在此基

础上，火电厂要结合大型立式变频凝结水泵运行方式、流量、能耗等，深层次分

析水泵800—1050r/min这一转速区间的共振问题，从节能性、经济性等方面入手，制定可行的改造方案，在探究、分析过程中选出最佳改造方案，规范化指导开展

的改造工作，确定去除叶轮级数与叶轮位置，科学处理叶轮的同时实现叶轮动平衡，开展振动测试工作。确保改造之后水泵振动数值在规定范围内，真正达到减

振的目的。

2.2 具体改造

2.2.1 确定去除叶轮级数和叶轮位置

在改造过程中，该火电厂开展了针对性试验工作，明确大型立式变频凝结水

泵出力余量以及叶轮类型，出力余量大约33%，叶轮为四级叶轮。在叶轮尺寸、

压力等不考虑情况下，去除一级叶轮，大型立式变频凝结水泵出力明显降低，即25%。在此基础上，该火电厂根据各方面情况，可以在改造中去除水泵一级叶轮。同时，在运行过程中，大型立式变频凝结水泵轴系平衡程度以及效率高低和叶轮

所处位置有着某种必然联系，在改造过程中，需要以水泵工作效率为出发点，结

合水泵固定零部件运行中出现的隐患问题，精准定位叶轮位置以及需要去除的叶轮，促使水泵运行中轴系处于平衡状态，最大化提高运行效率，满足供电实际要求。

2.2.2 叶轮处理与叶轮动平衡实现

在水泵一级叶轮拆除之后，与之对应的位置会形成一定空间，需要合理处理

叶轮空间，防止水泵轴面等长时间裸露在水中被冲刷，避免相关位置零部件出现

松动情况等。在处理叶轮空间过程中，火电厂要根据叶轮去除后具体情况，科学

设计导流壳、轴保护套轴保护套长度不能短于水泵叶轮轴向具体长度，设计后的

导流壳通流面积和之前保持不变，形状设计成圆筒形，将导流片合理焊接到导流

壳的内筒壁，把控好导流壳所处位置。同时，该火电厂采用铸钢材料，合理铸造

应用到大型立式变频凝结水泵的导流壳，包括轴套，在车削作用下进行合理打磨，确保铸造的导流壳、轴套二者都具有较高的光洁程度。随后，将铸造好的轴套固

定在轴套具体位置，在原导流壳基础上新铸造的导流壳会切削出适宜的空间，再

在水泵原导流壳上固定好不锈钢类型的螺栓。此外，该火电厂结合水泵剩余叶轮

情况，开展适宜的低速平衡试验，在分析试验数据基础上对叶轮进行合理调整，

促使叶轮不平衡量最大化减少，确保叶轮去除之后顺利实现动平衡。在水泵整体

改造结束后，该火电厂开展了振动测试工作。和改造之前相比，大型立式变频凝

结水泵转速有所改变，原转速900r/min转变为1130r/min。在运行生产过程中，

火电厂水泵转速不小于900r/min，振动数值被有效控制在对应范围内，从根本上

解决上了振动问题，水泵在正常变频运行下各方面功能也能顺利发挥。在解决振

动问题中，火电厂也可以采用提高或者降低固有频率的方法，优化水泵整体结构，达到减振或者消振的目的。相应地，下面便是火电厂大型立式变频凝结水泵改造

以后振动测试部分数据。

三、结语

总而言之，火电厂要在全面、深入剖析大型立式变频凝结水泵工作原理、运

行参数影响因素等基础上深化把握出现的振动问题，在理论、实践二者作用下，

科学制定并实施改造方案，有效控制振动数值，促使大型立式变频凝结水泵高效

运行，实时发挥多方面功能作用，确保电能顺利输送。以此，提高火电厂经济效

益与综合运行能力的同时满足地区经济发展中电能需求。

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