300 MW 等级锅炉给水泵振动故障分析及处理

董 帅

（神华国能天津大港发电厂有限公司，天津 300272）

0 引言

给水泵作为火力发电厂热力系统的重要辅机设备，发生缺陷或事故将严重影响机组安全稳定运行，造成电量损失和设备损坏。给水泵运行中最容易引起设备强迫退出运行的问题就是振动。当给水泵振动超标时，如不及时退出运行检修，将会造成设备故障扩大，容易引发机组强停事故。

某厂一期2 台机组均为亚临界压力、一次中间再热、单炉膛、强迫循环、平衡通风、固态排渣，汽包型燃煤锅炉。每台机组原设计配备3 台50%容量电动6 级离心式给水泵，给水泵流量550 t/h，扬程2169 m，转速5980 r/min（满转速），输出功率3980 kW。给水泵通过液力耦合器获得动力，从而输出所需要的压力和流量。

自2017 年11 月起，该厂1#机组给水泵经常发生振动超标退出运行事件，给水泵高压侧水平振动以及垂直振动均超0.05 mm，低压侧基本正常，12 个月内因振动问题检查修理给水泵组15 次，更换芯包11 台次，造成大量的人力、物力、财力损失，给企业安全生产带来严重影响。

通过在线振动监测的科技手段，分析振动频谱特性，找准问题重点，彻底解决给水泵振动问题。并结合在线振动监测诊断分析过程，介绍类似故障的检查方法。

1 给水泵振动异常现象

该厂给水泵振动异常情况大部分发生在1A、1C 和2A 给水泵，1B、2B 给水泵运行状态良好，未发生振动异常事件。振动异常的具体表现：当给水泵进入5300～5600 r/min 高转速区间工作时，高压侧水平及垂直振动逐渐升高，当振动值＞0.03 mm 时，持续运行2～5 d 后振动值将达到0.05 mm 以上，若不及时停泵检查修理，将进一步扩大振动超标范围引发恶性事故。

给水泵退备检查发现，芯包发生动静碰磨，疑似动静碰磨引起振动增加。但每次检修更换芯包后，给水泵仅可稳定运行3周，当给水泵多次启停后，仍然出现同类异常振动，难以确定引发给水泵异常振动的真正原因。

2 给水泵在线连续监测分析

为了彻底解决问题，对1A 给水泵进行线振动监测分析。

2.1 测量仪器及测点安装

由于该泵没有装轴振测点测瓦振振动，为此在泵驱动端（低压侧）轴承上装一瓦振水平测点和垂直测点；在泵自由端（高压侧）轴承上装一垂直测点和水平测点。在泵尾部测数盘上贴一反光条，测泵转速及振动相位。

2.2 给水泵测量数据

对给水泵进行连续2 h 的测试。测试结果见图1、表1。

从表1 可以看出，泵两端垂直振动不大，泵驱动端水平振动合格，泵自由端水平振动接近合格。

从振动趋势图可以看出，泵自由端水平振动在5300 r/min以上，振动波动幅度比较大。

图1 工频振幅μ/振动相位

表1 给水泵升速过程振动数值表

泵自由端水平振动频谱显示，在5300～5630 r/min 转速下，振动波动大，除工频振动外，还存在0.75 倍频振动。见表2。

表2 自由端水平振动波动幅度较大时振动主频率

2.3 分析依据

给水泵各种振动故障频谱特征所对应的故障点如下：

（1）1 倍频。主要是由于给水泵芯质量不平衡造成，包括键断裂飞脱或磨损、平衡盘不均匀磨损、叶轮偏心等。

（2）2 倍频。产生2 倍频的原因比较复杂，有转子不对中、共振、摩擦、轴承松动、轴承间隙大、两倍涡旋、部件松动等。

（3）次低频。指半倍频，通常称为半速涡动或次同步涡动，这主要与轴瓦内油膜失稳或工质流体动力学原因有关。

（4）叶片旋转激振。频率是叶轮叶片个数（Z）×通频，来自于通流部分的叶轮叶片和扩压导叶对流体的作用。

（5）低频。低于10 Hz 的低频振动主要来自给水系统、循环管线等的影响。

2.4 分析结果

通过测试，该厂1A 给水泵出现了0.75 倍频振动，该振动属于次低频振动范畴。根据频谱特征分析，该泵振动故障属于轴瓦故障，是油膜失稳导致的次同步涡动。轴在瓦中处于失稳临界边缘，在工况变化到一定条件下，油膜厚度发生变化，对应的油膜刚度发生变化，进而轴在瓦中的稳定性发生变化，轴在瓦中失稳。

3 给水泵的检修及结果

为了验证分析结果，对1A 给水泵进行维修：①将轴瓦进油温度从36 ℃提升到41 ℃；②轴瓦解体，修刮轴瓦中分面至接触良好；③调整轴瓦中心和对轮中心至达标；④解体检查再循环门，更换底口及内外圈密封垫。

给水泵轴瓦检修后，振动趋势明显降低，泵转速至5300 r/min范围内，振动监测数据平稳在0.006 mm，最大振动0.015 mm，且相位稳定，振动良好。

4 结论

（1）给水泵振动的原因比较多，也比较复杂，当给水泵发生振动故障时，不要仅凭经验盲目进行检修作业，查找引发振动的原因是检修的关键前提。

（2）利用在线振动监测分析装置，可准确判断振动原因，减少检修资源浪费。

（3）一般情况下，存在故障给水泵的振动信号由两种或两种以上的频率组成。如何区分这些复合频率、确定故障点，需要技术人员进行综合分析判断。

（4）对给水泵提前进行在线振动监测，可预防给水泵运行中的潜在安全隐患，避免因振动异常而造成事故。