引言
辅助电动给水泵组是主给水发生故障时关键的能动设备，对维持蒸汽发生器二次侧水位，维护发电机组系统的安全性和可靠性具有重要作用。某发电机组3、4号机组辅助电动给水泵组在运行过程中出现了轴承振动偏大、温升偏高等问题。为提高其稳定性和可靠性，进行了一系列现场试验，同时结合理论计算结果，诊断故障根本原因和机理；最后，制定了泵组运行可靠性提升方案。理论计算部分通过有限元分析软件，对泵的转子轴向力、轴承载荷和热平衡及转子动力学进行了理论计算。
1电动给水泵运行特点
电动给水泵运行过程中存在固定的转速与参数，当转速出现不平衡现象时，水平方向的振动频率将会增加；当发电机组出现故障时，垂直方向的振动频率将会增加；当给水泵内部出现故障时，轴向振动频率将会增加。电动给水泵常见的故障有以下5个。（1）叶轮故障。叶轮中的叶片出现变形或腐蚀，造成转子不平衡，引发异常振动。（2）轴承故障。轴承中存在较多的元件，元件变形、腐蚀或不干净等，均会造成轴承脉冲增加，异常振动频率升高。（3）轴封故障。轴封是密封给水泵水量的装置，其密封效果变差，将会导致给水泵漏水，引起异常振动。（4）联轴器故障。联轴器安装不合理，质量分布不均匀，可能引起轴向、水平、垂直方向的振动，此种振动不规律，容易引起电动给水泵的故障。（5）给水泵地脚故障。地脚出现连接松动，容易引起整机振动，从而引发给水泵运行隐患。要求结合当前运行过程中容易出现的各种问题，对此采取相应的故障诊断与分析应用机制，为电动给水泵的稳定运行创建必要的支持条件。
2设备描述及现场故障
（1）轴承温升偏高，轴承温度偏高不仅会降低轴承的使用寿命，同时还会加速润滑油变质，对设备的安全运行造成巨大的威胁。现场试车未达到2h，该电厂辅助电动给水泵组的非驱动端轴承上升至85.28℃，超过运行特性中泵轴承≤80℃的要求。（2）甩油环磨损，在该电厂现场运行期间，对辅助电动给水泵组驱动端油质进行取样，结果显示油中铜含量超标，且油质浑浊发黑，颗粒度无法测量，油质不合格。（3）超标现象，给水系统在试压完成后，需要对整个系统进行冲洗，在试车过程中发现泵组存在超标现象，系统管道振动大问题。
3给水泵异常振动参数监测
振动参数监测是重中之重，要求保证参数设置在合理的范围内，避免参数数值过大或过小，这对系统的正常运行均不利。异常振动参数包括动态参数与静态参数，是对系统两种不同工作模式下运行情况的参数设置，动态参数是根据电动给水泵振动强度进行分析；静态参数是在稳定状态下对不同程度的磨损进行分析。在进行电动给水泵异常振动参数监测过程中，将叶轮、轴封等同心度参数设定在0.05mm左右且保证不超过0.05mm；转子水平方向跳动值监测需要在0.03mm以内；密封环的密封间隙的参数值设定在0.56mm以内，调节轴的参数设定在0.43mm以内、最高不超过0.55mm。此外，在给水泵异常振动参数选取的过程中，水泵自由端顶隙不能超过0.18mm，传动参数在0.19mm以内，侧间隙在0.11~0.14mm。
4解决措施与试验验证
4.1轴承温升偏高
针对轴承温升偏高的问题，首先在试验样机上采取四项优化措施及验证方案。(1)调整平衡鼓。通过样机上开展泵的轴向力测试，测得样机在各平衡鼓尺寸时各流量点的非驱动轴承的轴向力数值，用试验结果对有限元软件的轴向力分析计算数学模型进行修正，优化轴向力计算方法，用于指导电动给水泵组平衡鼓尺寸的计算。(2)轴承设计改进。取消轴承中间隔环以增加润滑油的流动性，提高换热效率，降低轴承温升。样机试验结果显示：去除非驱动端轴承中间隔环，轴承温度明显下降。
4.2解决泵振动波动和振动超标
可通过改变叶片通过频率或改变固有频率2种方法实现。而改变叶片通过频率，需要改变上充泵转子叶轮结构，这种改造方法成本高，不易实现。提出通过局部改进泵驱动端轴承座结构，改变驱动端轴承座垂直向固有频率的解决方案，避免产生结构共振，并对此进行了仿真分析。根据泵体驱动端实际结构提出了对驱动端轴承座外侧进行局部加厚处理，具体表现为在驱动端外侧添加质量块。结合实际驱动端尺寸设计了质量块结构，加质量块后的模型。
4.3导叶体叶片进口边的斜角设计
当流体从旋转部件(环)进入固定部件(导体)时,由于流体流动和断裂的变化,流体在流动时产生压力脉冲,导致泵振动,这种现象称为叶片通过频率的振动。经过先前的分析,泵的振动是由于叶片的通过频率引起的,为了提高流体流动性和减小压力脉动,叶片的入口设计进行了修改,并将原来的直角设计改为倾斜设计。倾斜角度的设计可以改善流体在动态和静态部件之间过渡时的流动状态,起到更好的导向作用,因此理论上可以提高泵的振动性。
4.4转子失衡控制措施
在购买转子材料的过程中,应确保规格符合相关标准,在安装前进行一系列的介绍工作,进行动平衡和静平衡试验,采用有效的监测方法确定转子是否存在不平衡,只有在没有不平衡的情况下才能确定。同时,必须清楚地确定是否存在不一致,并对旋转中心进行定位,以便在后续工作中不会出现振动问题。如果已经发生振动,则需要更换转子材料,在更换过程中进行旋转中心定位和动静平衡试验,以确保同一问题不再发生。此外,必须控制转子的工作温度,以防止不均匀加热的出现,以免引起变形或其他中心偏差问题。特别是要注意做好管道维修工作,防止在减轻管道重量时出现压力损失现象,降低管道膨胀的拉力,以保持转子的高质量工作。
4.5平衡室压力调整
只是轴向间隙的微小变化进行调整,很难保证泵的稳定运行。为了解决这个问题,可以考虑增加回水管道的直径,在回水管道中加入阀门,利用阀门开口调节回水量,调节平衡室内的压力。当回水压力小于入口压力时,可以减小阀门的开口,使回水压力接近入口压力,使转子达到新的动平衡。当回水压力大于入口压力时,可以增加阀门的开口,使回水压力接近入口压力,回水量虽大,但保证了室内压力正常平衡,也保证了给水泵的平稳运行,延长了泵的拆卸周期。
结束语
有较多影响给水泵振动故障的因素,对测量振动数据进行光谱分析,制定合理的维修方案。通过拆卸和修理,找出导致振动超标的主要因素,然后采取有效的处理措施:扩大泵螺栓孔,保证螺栓有足够的张力;更换弹性柱销和轴,以确保泵的中心位置和正常的动静间隙。上述处理措施严格执行后,导致泵振动超标的主要因素,解决了泵的振动故障问题,保证了泵的安全平稳运行。
参考文献
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