水泵振动原因分析及解决措施
56LKSB-25型泵振动与异响原因分析及解决措施
广东省电力工业局第一工程局安装公司何志军
一、摘要：
广石化热电资源综合利用改造工程2×100MW汽轮发电机组1#机组循环冷却水系统循环水泵为3台56LKSB-25型立式斜流水泵。在循环水泵分部试运行时，3台循环水泵均出现间断性的异响，并伴随超标的振动。经过分析，间断性异响主要由于循环水泵吸水夹带汽体，内部形成了水力冲击，造成了间断性异响，并产生振动，影响循环水泵的运行。经过对产生水力冲击的原因分析，采取合理的措施，最终消除了水力冲击，解决了循环水泵的异响及振动问题。
二、关键词：循环水泵异响水力冲击导流锥
三、前言：
立式水泵在分部试运出现异响、振动情况是常见，引起立式水泵的异响、振动的原因比较多：
⑴从责任主体方面划分，有设备制造质量原因、安装施工质量原因及设计原因，但安装施工质量不合格引起的立式水泵异响、振动原因较常见。
⑵从起因方面划分，有机械原因引起的异响、振动和水力冲击引起的异响、振动，而机械原因引起的异响、振动的情况是较常见的。
该机组3台循环水泵异响、振动的主因是设计原因引起的水力冲击造成的异响、振动，在工程施工中较为少见。通过对循环水泵异响、振动原因分析，问题解决，以达到引起相关部门在关心安装施工质量和设备制造质量的同时，也注重设计质量问题的目的。
四、正文：
泵的结构参数简介
广石化热电资源综合利用改造工程2×100MW汽轮发电机组1#机组循环水泵共有3台，其中2台工作泵，1台备用泵，均为露天安装。循环水泵采用长沙水泵有限公司生产的56LKSB-25型水泵。该型水泵为立式、单吸、转子可抽式、斜流泵，具体参数如附表1所示。
附表1：
问题产生及原因分析
问题产生
2#循环水泵首次带负荷运行时，主要发现两大问题：1）循环水泵运行过程中，伴随着间断性、频率不等的异响，类似水泥搅拌机搅拌时发出的响声；2）循环水泵泵体振动超标（如附表2）。随后，1#、3#循环水泵分部试运行情况和2#循环水泵的情况一样，同样存在异响、振动超标的问题。
附表2
原因分析
立式水泵的异响、振动原因比较多，主要有：安装施工质量不合格、制造质量不合格、设计质量不合格。
（1）安装原因分析
安装质量不合格，造成水泵异响、振动主要包括：1）水泵安装找中心不好，造成中心不正；2）水泵内部间隙没按要求调整合格，造成动静碰磨；3）机座的水平不好；4）泵和电机的地脚螺栓未按要求紧固；5）管道清理不合格，造成异物进入泵体或泵体封闭时，异物落入泵内。通过检查安装记录（以2#水泵为例），水泵与电机对轮找中心圆周偏差为0.03mm，径向跳动为0.04mm，符合安装规范及厂家设计要求；叶轮与密封环轴向间隙为33mm，径向间隙为11mm，动静间隙合格，转子提升高度8mm，均符合厂家要求；电机机座横向水平度为0.05mm/m，纵向水平度为0.03mm/m，机座水平度符合规范要求及厂家设计要求；泵和电机的地脚螺栓进行复紧，紧度符合要求，没有松动的现象；循环水泵及循环水泵进、出水管道均进行了隐蔽工程验收程序，确保内部干净无杂物，且在停泵后也进行了相关的复查，并未发现泵内有异物，且三台泵同时进入异物的可能性更是微乎其微。由此，可以排除安装质量原因。
（2）制造原因分析
制造质量不合格，造成水泵异响、振动主要包括：1）电机内部磁力、质量不平衡和其它电气系统的失调；2）零部件的机械强度和刚度不够；3）水泵转动部件质量不平衡；4）转子弯曲度过大。同样以2#循环水泵为例说明，在分部试
运前，电机已进行了空负荷运行，运行合格，振动良好，且该系列的电机，生产产家技术成熟，磁力、质量不平衡的情况较少；同样，该系列水泵也是长沙水泵厂成熟型产品，已生产制造多达1200台，存在机械强度和刚度不够的情况存在的机率较低；从转子出厂试验报告可知，转子动平衡合格；转子弯曲度现场复查转子径向跳动，最大值为0.10mm，符合厂家要求。由此，同样可以排除制造质量问题。
（3）设计原因分析
设计原因主要包括：1）与水泵配套的电机选型不合理；2）水泵淹没深度不当；3）水泵的进水流道设计不合理。厂家技术说明书中注明，该循环水泵的轴功率为，设计配套电机功率为1250KW，电机的选型满足要求；按厂家技术说明书要求，最小的淹没深度为3m，而设计淹没深度符合厂家技术说明书要求。而复核设计图纸和厂家图纸，设计图纸与厂家图纸在水泵水池流道设计方面差异较大：1）设计图纸吸水水池的尺寸未按厂家图纸尺寸设计；2）设计未按厂家图纸设计导流锥。
厂家技术说明书推荐的吸水池尺寸如附图1所示，而设计图纸的水池尺寸如附图2所示，对比两图，可以发现，设计图纸吸水水池的尺寸与厂家推荐的水池尺寸存在较大的差异。厂家提供的水池设计尺寸，是经过水力模型试验得出的最优值，进水流道的布置具有良好的水流形态，使吸水池内水流顺直、稳定、均匀。设计应根据厂家技术说明书图纸进行设计，而实际上，设计单位并未按厂家技术说明书图纸进行设计。设计图纸设计的吸水水池没有经过水力模型试验，不明确是否满足水泵对进水流道的要求。水池流道设计上的偏差，将会引起流道进流不均。流道进流不均匀，水流在吸入口周围形成吸气漏斗涡，空气被吸入泵体后形成大大小小的气囊，随压力的变化被压缩迅速爆裂，引起水泵振动，甚至气蚀。另外，进水流道不均匀，也在一定程度上影响吸头进流不均匀，再进一步加强旋涡的影响，吸头进流及压力受扰动而变化，引起泵体内部动水压力变化，空腔气囊受压缩膨胀，引起水泵异响、振动。这就是所谓的水力冲击引起的异响和振动。
附图1：厂家技术说明书推荐的吸水池尺寸
问题解决
经过原因的分析，造成循环水泵异响、振动的主要原因基本确定。设计院按厂家技术说明书图纸对原设计图纸水池进水流道部分进行设计修改。用钢板在水泵四周围成吸水水池，即用厚6mm的A3钢板在距离水池左右1650mm的两侧、距流道中心线1125mm后侧分别制作挡水墙，后砼壁各立一排钢支架，以固定钢板墙。接近水流入口处制成作喇叭口形，以利水流导入，水池改造示意图如附图3。池底吸入口处用钢板制作导流锥，导流锥制作图如附图4。
附图2：设计图纸的水池尺寸
附图3：设计修改水池示意图
附图4：导流锥制作示意图
效果验证
按设计修改施工完毕后，3台循环水泵再次分别进行带负荷试运行，间断的异响均已经消失，泵体的振动也明显减小，循环水泵的振动如附表3所示，达到了规范及验收标准，满足了使用要求。通过人孔门观察水池水流状态，水流变得平稳。
附表3
振动值
泵的编号
轴向振幅（μm）水平振幅（μm）垂直振幅（μm）1#505832
2#485531
3#525632
五、结束语：
结论
通过对广石化热电资源综合利用改造工程2×100MW汽轮发电机组1#机组循环水泵异响、振动原因分析，找到了因设计在设计时未严格按厂家技术文件进行
设计，造成了循环水泵吸水水池设计与厂家要求偏差过大，从而影响到水泵的进水流道，产生了水力冲击，造成循环水泵分部试运行时异响和振动。后经过设计修改，重新布置循环水泵场水池结构，改善了进水流道，解决了循环水泵的异响和振动问题。由此可见，安装施工过程中，影响到设备质量的不仅仅有施工单位责任、制造单位责任，也必不避免有设计单位的责任。在问题分析，原因查找过程中，应多方面、多渠道去分析，才能更好地寻找出问题原因，更好地解决问题。
建议
吸水水池改造及导流锥的制作，均采用了钢结构。与混泥土结构相比较，钢结构施工工期较短，能在较近时间内完成，能取得短期经济效益，但从长远运行要求，钢结构仍然存在不足：1）钢结构长期处于水下，对防腐要求较高；2）腐蚀物容易融入、污染循环水，影响水质，给凝汽器运行造成危害；3）钢结构长期受水流冲击，稳固程度受到较大考验，有可能造成循环水泵的运行危害。所以，从长期运行考虑，建议在汽轮发电机组大修期间，改用混泥土结构吸水水池及导流锥。
流体阻力会影响到循环水泵的吸水质量，根据流体力学相关理论，流道转角过度制造得愈圆滑，对流体的阻力影响愈小，本设计中，吸水水池转角均采用90°转角，导流锥转角约为120°，建议采用圆弧过渡以减小流体阻力，以提高吸水质量。
六、参考文献
⑴李浩然《汽轮机辅机安装》中国电力出版社出版；
⑵长沙水泵厂《56LKSB-25型泵安装使用说明书》；
⑶宁波工程有限公司循环水系统图纸及设计修改；
⑷《火电施工质量检验及评定标准》（汽机篇）—1984版；
⑸《电力建设施工及验收技术规范》（汽轮机机组篇）—DL5011-92；
⑹张也影《流休力学》北京高等教育出版社。