□樓安平

主給水泵是核電廠或者火電廠運行的關(guān)鍵設備，承擔著給主鍋爐或者蒸汽發(fā)生器供水的任務，一旦出現(xiàn)故障，就會導致機組發(fā)生降功率或者停機停堆，影響電廠的安全穩(wěn)定運行。本文以某核電廠在調(diào)試期間出現(xiàn)的主給水泵振動高問題為例，結(jié)合故障樹分析法，對主給水泵的振動問題進行分析。

一、振動故障情況

電廠主給水系統(tǒng)設計有三列并聯(lián)的主給水前置泵和主給水泵組，為3×33.3%配置。其中，主給水泵和前置泵為串聯(lián)的單級雙吸臥式離心泵，軸系由主給水泵、齒輪箱、電機和前置泵組成；泵和電機均固定在基座上，基座通過彈簧與基礎連接。主給水泵一端通過齒輪箱與電機相連，另一端為自由端。

主給水泵A在調(diào)試期間進行第一次帶載試驗時，運行正常，各項數(shù)據(jù)均滿足標準要求，但是振動值比同廠家同型號泵略高。出于謹慎的態(tài)度，決定進行第二次轉(zhuǎn)泵試驗。第二次帶載時，在運行5分鐘后振動值出現(xiàn)了階躍升高的現(xiàn)象，尤其以聯(lián)軸器端的表現(xiàn)明顯，并在隨后2小時的運行中保持穩(wěn)定。具體參數(shù)如表1所示。

表1 前兩次運行的振動值和曲線

二、振動原因分析和排查

(一)初步原因分析。通過這兩次的泵帶載試驗，基本可以確定該泵存在某種缺陷。由于電廠主給水泵是大型轉(zhuǎn)動機械，設備本身復雜，且安裝精度高，不能輕易進行解體檢查。根據(jù)給水泵的布置和運行特點，結(jié)合國內(nèi)電廠曾經(jīng)出現(xiàn)過的故障，列出了泵體振動高可能原因的故障分析樹[1～3]，如表2所示。針對故障樹中列出的情況，調(diào)試組按照難易程度進行了逐項分析排查。

1.儀表本身故障。重新對相關(guān)的儀表進行檢查校驗，發(fā)現(xiàn)所有儀表工作正常，可以排除儀表故障的因素。

表2給水泵振動故障分析樹

2.共振。由于三臺給水泵為相同配置，其它兩臺沒有類似問題，可以排除基礎共振的可能性。

3.局部螺栓松動。重新對泵體的所有螺栓進行檢查后，沒有發(fā)現(xiàn)有螺栓松動的跡象，可以排除螺栓松動的因素。

4.聯(lián)軸器對中不正確。拆開聯(lián)軸器檢查后確認泵組的對中止口嚙合正確，對中精度亦在廠家技術(shù)規(guī)范要求之內(nèi)，可以排除聯(lián)軸器對中的因素。

5.出廠時機械振動不平衡。檢查泵的出廠文件后確認泵在出廠前進行過動平衡試驗，試驗結(jié)果為合格，且第一次轉(zhuǎn)泵時，振動數(shù)值沒有發(fā)生階躍變化，因此排除泵出廠時機械振動不平衡的因素。

6.轉(zhuǎn)動過程中的局部碰磨。在振動數(shù)值變化前后，泵的電流和軸功率沒有變化。且停泵后，能夠用手比較容易地盤動轉(zhuǎn)子，基本可以排除局部碰磨的可能性。

(二)再次試驗及結(jié)果分析。排除了相對較容易甄別的因素后，還剩下4種因素需要進一步排除。經(jīng)過和廠家及業(yè)內(nèi)專家討論，決定采用變流量運行的方式重新進行給水泵帶載試驗。同時，為確定地板彈性基礎的振動情況，在彈性基座和地板之間加裝了振動基礎的振動探頭，探頭的布置如圖1所示。

圖1 基座探頭布置圖

執(zhí)行2小時的泵帶載試驗后，實時振動數(shù)據(jù)如表3所示。從表3可以看出，泵的振動進一步升高。根據(jù)第三次的試驗結(jié)果，可以進一步縮小故障范圍。

表3 第三次運行的振動值和曲線

1.基礎共振。根據(jù)現(xiàn)場實地測量得到的彈簧基座振動情況，可以看出基座的振動值非常小，對泵的振動幾乎沒有影響，可以排除該因素。基礎振動值如圖2所示。

圖2 彈簧基座振動值

2.流體振動不平衡。由于第三次試驗為變流量試驗，且在泵流量變化時，軸振動沒有跟著流量變化，因此可以判斷流體激振沒有對泵本體的振動產(chǎn)生影響，可以排除該因素。

3.轉(zhuǎn)子異常和管道異物。從第三次試驗的頻譜如圖3、圖4所示，振動集中在一倍頻。根據(jù)振動的相關(guān)原理可知[1]，一倍頻或工頻振動高的主要原因是轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。由于轉(zhuǎn)子在出廠時的振動平衡正常，且在三次帶載試驗中，振動一比一次高，基本可以判定有異物進入泵，且導致泵轉(zhuǎn)子損傷，需要對泵解體檢查。

圖3 自由端振動X方向頻譜

圖4 聯(lián)軸器端X方向頻譜

對給水泵進行完全解體后，發(fā)現(xiàn)在泵的吸入口卡著一個大約15cm長的鐵塊，且吸入口存在局部損傷，與解體前分析完全一致。如圖5所示。

圖5 給水泵吸入口異物

三、結(jié)語

總體而言，轉(zhuǎn)動機械的振動及其對應的多階振動頻譜可以很靈敏地反應轉(zhuǎn)動設備本體的故障。本文通過對給水泵振動高的原因分析并結(jié)合故障樹分析，最后準確找到振動源，提前發(fā)現(xiàn)了設備缺陷，為機組的安全穩(wěn)定運行保駕護航，也給其他電廠處理類似問題提供了解決思路。