摘要：从火力发电厂运行角度出发，根据机组负荷及系统介质参数的变化，分析了锅炉给水泵在正常运行过程中发生振动的原因及影响最佳运行参数与最大效率的工况点，结合锅炉给水泵的结构特点、泵体内部损失及转子动力的变化，分析了泵体振动的原因及防范措施，使得锅炉给水泵的可用率有效提高。
关键词：振动；寿命；效率；汽蚀；推力
火力发电厂锅炉给水泵是发电厂最主要的辅助设备之一，其可靠性程度直接影响机组安全运行，同时它还是高速运转、动静间隙很小、极易发生动静摩擦造成设备损坏的转动设备，其运行稳定性直接影响着发电厂的经济效益。影响给水泵连续运转的因素很多，除了泵体动静间隙增大、叶轮磨损等内部原因外，还有很多外部因素，如振动、温度、噪声及其零部件的使用寿命等，特别是泵轴承振动的逐渐增大，且轴承振动原因一时难以准确查明，此时，如果给水泵附带其中某一项缺陷连续运转，预示着该设备必须要进行检修以恢复其有效功能。
一、火力发电厂锅炉给水泵振动案例
1.1实例一。辽宁绥中2号机组21给水泵运行2a后，该泵驱动端轴承振动有增加趋势，后经解体检查，发现由内部连接螺栓松动所致。
1.2实例二。江苏太仓发电厂2号机组21给水泵运行过程中，在机组负荷变化过程中推力轴瓦严重损坏。解体后发现由平衡盘磨损严重造成泵内部轴向推力增加所致。
二、锅炉给水泵振动原因分析
火力发电厂常常因锅炉给水泵故障而使发电设备可用率大大降低，其主要原因是锅炉给水泵在机组负荷变化过程中发生汽蚀、水力不稳定和叶轮动力故障。因此，必须从下列几方面来分析：a）泵体内部液体流动的稳定性；b）泵体内部汽蚀；c）转子的动平衡及轴向推力的分析；d）机组长周期变负荷运行的影响。
2.1泵体内部液体流动的稳定性影响
（1）流体的稳定特征
介质在整个给水系统中及在泵体内部的流动必须是持续稳定的，如果运行人员操作过快、过急、过慢，均会给系统带来不稳定或冲击。现在的发电企业，为获得更好的经济效益，必须取得发电设备的最高效率，也就是选用最佳参数的给水泵以达到这个目的。这就要求整个给水系统的工作范围，即泵的最低流量和最大流量，为一个足够稳定的介质特性，即可达到给水泵在某一特定比速下的最佳效率点所对应的最佳压力参数，这样的效果在实际运行过程中需运行人员精心操作才可能实现。特别是给水泵在最低比速下运行，更需运行人员仔细操作、细心琢磨、细致调整，找出给水泵在各种参数下的最佳稳定运行规律，最终才能获得最佳运行参数。
（2）泵效率
泵体内部物理参数已决定了泵的效率点，即泵体内部叶轮与扩散器的距离、叶轮与扩散器宽度比值等是固定数值。如果要达到泵运行的最高效率点以减少厂用电或汽耗，必须考虑泵的最佳运行方式、泵周期变化特性及所对应的最佳泵效率。
（3）泵体内部件的劣化
a）第一级叶轮入口汽蚀与再循环要求介质能量高度集中，与泵体净压头及流量有关，可根据出口汽蚀的噪音大小来判断；b1泵体旋转失速可导致流体压力波动，加速泵部件的劣化速度；c）再循环未及时投入导致流体压力波动并产生汽蚀造成部件损坏；d1叶轮负荷过大导致内部部件松动致动静碰磨造成损坏；e）系统压力摆动，易造成泵体失速，引起设备内部部件损坏。
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2.2汽蚀与再循环影响
运行人员的精心操作会保持给水泵经常处于最佳运行状态，同时泵的有效可用率（A）及泵效率（叼）可达到最大值；运行人员的马虎或操作不当会使泵压力瞬间高过泵的设计值，这个过程伴随着汽蚀的产生，特别是在70％～80％部分负荷时，随着机组负荷变化，给水泵转速也随时改变，系统内部介质即会出现紊流
或瞬间介质冲击，此时发生泵体内部汽蚀最终出现上述现象的几率是最多也是最危险的，这时泵只能由自身材料来抵抗汽蚀对泵体的损害，平衡盘与泵体之间瞬间失去介质润滑，最终导致金属磨擦造成振动。汽蚀主要来自于系统介质波动产生的汽泡，因此运行人员控制泵转速及流量波动极其重要。
2.3转子的动平衡及轴向推力的分析
在给水泵运行过程中，介质对转子作用力的变化是不同的，随着机组负荷变化而变化。在转子动力学领域，转动部件的可靠性最为重要，转子对液体压力及不平衡的外力极其敏感，转子动静间隙加大时，转子转动阻力增大，所以转动设备只考虑转动比速是不够的，应从转子在运行过程中不平衡力的反应及由于
检修原因对转子形成的阻力上考虑问题。若这两种力的合力产生激振力，泵体即产生振动。在低比速或低圆周速度时，平衡盘起到关键性作用，它的轴向间隙仅有5Om100m，在瞬间变化时很可能发生磨擦危险。在启动时或机组负荷变化时因轴向动力增加，极易造成平衡盘磨擦。此外，热备用的泵壳体上下温差大，转子会因温差大而形成变形，使平衡盘中心线偏离，接触面减小，导致平衡盘局部过热，造成磨擦，产生振动。
2.4机组长周期变负荷运行的影响
（1）给水泵运行中易发生的系统性故障电网规律性负荷变化引起的机组各种运行参数波动，会导致给水泵周期性频繁运转，下列几种情况使给水泵极易发生故障：a）锅炉负荷降低速度过快，由80％降至50％或更低的负荷；b）因汽轮机跳闸而使给水泵处于热备用时间较长；c）锅炉负荷增加时冷态启动备用泵；d1给水泵壳体受冷凝水冲击或热冲击变形；e）转子有弯曲转子受液压不平衡或双相液流冲击。
（2）建议连续性监视给水泵主要参数给水泵在系统中正常运行时，应重点监测如下参数：a1给水泵水头压差即压力变化；b）给水流量变化；c）平衡水流量变化；d）密封水漏水变化；e）轴振动变化；f）轴向转子位移变化，轴承温度变化；曲润滑油温度变化；h）汽蚀噪音／压力波动变化；i）泵壳体上下温差变化；j）迷宫式密封泄漏变化等。
三、锅炉给水泵结构及参数介绍
FK6D32型给水泵由壳体、导叶、6级叶轮、泵轴及平衡盘等部件构成，可保证机组50％负荷。具体参数如下。
3.1泵体
主给水泵为离心卧式双层6级泵，所有水力部件都装在外筒体内。在内外壳体间充满高压水，使各级壳体温度及压力差减小，水泵轴线周围的热流体和应力更均匀对称，在受到热冲击时，能保证水泵同心，从而提高给水泵的运行可靠性。
3.2芯包
芯包为弹性筒式，使给水泵所有静止和转动部件可以组合为一个整体。包括导叶、内泵壳、导向器、出口端盖、机械密封和轴承座等。锅炉给水泵是级数较多的给水泵，由于泵体内部介质压差大、泵内部足够高的级间压差和较高的圆周速度，造成多级泵迷宫式密封阻尼逐渐显现不足。由于机组长周期变负荷运行，泵体内的介质参数频繁变化，内部部件受到介质冲击与气蚀，使泵体内迷宫式密封寿命缩短及泵体内部部件连接松动，最终导致给水泵内部损坏。
结语：
（1）锅炉给水泵在连续运行过程中发生轴瓦振动大，主要与设备零部件的松动最终造成动静部件摩擦有关，特别是起停泵过程中与泵体的上下部位温差变化有关；（2）锅炉给水泵的效率发生变化，主要与泵体内部动、静零部件磨损、间隙增大及受到介质的冲蚀有关；（3）给水泵在运行过程中，应尽量避免频繁启停或过快地调整负荷，以防泵体内部受到介质过度冲击；（4）锅炉给水泵的维修应按照制造厂标准进行，即以泵的效率、运行累计时间及泵体运行状态综合确定，不建议按照检修周期进行计划性检修，维修时重点把握转子的动、静平衡，动静零部件的紧固均匀等。
参考文献：
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论文作者:王洪武
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/17
标签：给水泵论文; 转子论文; 负荷论文; 锅炉论文; 介质论文; 体内论文; 机组论文; 《基层建设》2019年第21期论文;