安全工程師輔導：凝結水泵改變頻引發(fā)振動的原因及對策
發(fā)布時間：2011-09-30 共1頁
隨著變頻技術的成熟，許多火電機組在技術改造中，都對凝結水泵(以下簡稱凝泵)加裝了變頻裝置，將凝泵由原來的定速運行泵，改造為變頻無級調(diào)節(jié)運行泵，一方面減少了運行中的節(jié)流損失，凝泵電流下降，起到節(jié)能作用，另一方面由于凝泵出口水壓的下降， 大大改善了低壓加熱器的工作條件，減少了低壓加熱器泄漏，降低了檢修工作量，取得了較為明顯的安全和經(jīng)濟效果。
淮北發(fā)電廠于2002年4月對4號機(N125-13.2/550/550型)進行增容改造的同時，對2臺凝泵均進行了變頻改造，但在使用過程中卻發(fā)現(xiàn)凝泵在變頻運行時，經(jīng)常出現(xiàn)振動，對機組的安全運行帶來隱患。
1 振動的原因分析
該凝泵為12NL-125型離心泵，流量為320 t/h，出口壓力為1.23 MPa；配用電機為JSL11-4型三相異步電機，額定功率為180 kW。所用變頻器為BTC-NB-1型，其變頻核心為日本三菱公司F500型固件。其變頻方式有自動變頻模式、手動變頻模式和工頻運行模式，其三者之間的切換可以在DCS中直接進行。 在正常運行中，通常采取自動變頻模式，凝汽器水位設定后，凝泵自動調(diào)節(jié)轉速，維持需要的流量，保持正常水位。運行中發(fā)現(xiàn)：當機組負荷在90～110 MW之間變動時，凝泵泵體產(chǎn)生較大的振動，就地實測最大水平方向振動曾達0.5 mm。設備分場曾對凝泵的管道系統(tǒng)重新進行加固,仍未能解決問題，嚴重威脅凝泵的安全運行。 通過測振,發(fā)現(xiàn)轉速在1 220～1 280 r/min時，泵體振動最大，在其余轉速范圍內(nèi)，泵體振動趨于正常值且穩(wěn)定。由此分析判斷為：泵體振動大是由于凝泵工作頻率與泵體的固有頻率一致或成倍數(shù)關系，從而進入共振區(qū)引起共振造成的。 （考試大注冊安全工程師）
2 采取的對策
為了保證凝泵的安全運行，必須采取措施改變或避開共振區(qū)域：
(1) 提高設備本身的抗振能力。
轉動設備的臨界轉速取決于軸的剛性系數(shù)和質(zhì)量，而對凝泵來說，軸系的剛性系數(shù)已是固定不變的。那么，只有改變設備轉動部分的質(zhì)量，才可能改變它的固有頻率，但這不僅計算、試驗較為復雜，而且在實際工作中也難以操作，其可行性較差。
(2) 避開共振區(qū)。
根據(jù)實際情況，系統(tǒng)的固有頻率難以改變，但可以改變凝泵的工作轉速，使機器不在共振區(qū)工作。具體操作：當機組負荷發(fā)生變化，凝泵接近共振區(qū)時，可以適當改變凝汽器水位定值(在允許的范圍內(nèi))，從而改變其工作轉速，避開共振區(qū)。也可將凝泵由自動變頻方式改為手動變頻方式，手動設定凝汽器水位定值，同時檢查凝泵轉速應發(fā)生變化，當凝泵的工作轉速脫離其共振區(qū)域后，即可穩(wěn)定在此范圍內(nèi)運行。 經(jīng)過實際操作，該方法簡單易行，且容易掌握切換點機組的負荷。對于早期DCS改造中，僅有自動變頻和強制工頻方式，無自動變頻和手動變頻切換的機組，可以通過調(diào)整4號低加出口門的開度，達到調(diào)整凝泵工作轉速的目的。
淮北發(fā)電廠于2002年4月對4號機(N125-13.2/550/550型)進行增容改造的同時，對2臺凝泵均進行了變頻改造，但在使用過程中卻發(fā)現(xiàn)凝泵在變頻運行時，經(jīng)常出現(xiàn)振動，對機組的安全運行帶來隱患。
1 振動的原因分析
該凝泵為12NL-125型離心泵，流量為320 t/h，出口壓力為1.23 MPa；配用電機為JSL11-4型三相異步電機，額定功率為180 kW。所用變頻器為BTC-NB-1型，其變頻核心為日本三菱公司F500型固件。其變頻方式有自動變頻模式、手動變頻模式和工頻運行模式，其三者之間的切換可以在DCS中直接進行。 在正常運行中，通常采取自動變頻模式，凝汽器水位設定后，凝泵自動調(diào)節(jié)轉速，維持需要的流量，保持正常水位。運行中發(fā)現(xiàn)：當機組負荷在90～110 MW之間變動時，凝泵泵體產(chǎn)生較大的振動，就地實測最大水平方向振動曾達0.5 mm。設備分場曾對凝泵的管道系統(tǒng)重新進行加固,仍未能解決問題，嚴重威脅凝泵的安全運行。 通過測振,發(fā)現(xiàn)轉速在1 220～1 280 r/min時，泵體振動最大，在其余轉速范圍內(nèi)，泵體振動趨于正常值且穩(wěn)定。由此分析判斷為：泵體振動大是由于凝泵工作頻率與泵體的固有頻率一致或成倍數(shù)關系，從而進入共振區(qū)引起共振造成的。 （考試大注冊安全工程師）
2 采取的對策
為了保證凝泵的安全運行，必須采取措施改變或避開共振區(qū)域：
(1) 提高設備本身的抗振能力。
轉動設備的臨界轉速取決于軸的剛性系數(shù)和質(zhì)量，而對凝泵來說，軸系的剛性系數(shù)已是固定不變的。那么，只有改變設備轉動部分的質(zhì)量，才可能改變它的固有頻率，但這不僅計算、試驗較為復雜，而且在實際工作中也難以操作，其可行性較差。
(2) 避開共振區(qū)。
根據(jù)實際情況，系統(tǒng)的固有頻率難以改變，但可以改變凝泵的工作轉速，使機器不在共振區(qū)工作。具體操作：當機組負荷發(fā)生變化，凝泵接近共振區(qū)時，可以適當改變凝汽器水位定值(在允許的范圍內(nèi))，從而改變其工作轉速，避開共振區(qū)。也可將凝泵由自動變頻方式改為手動變頻方式，手動設定凝汽器水位定值，同時檢查凝泵轉速應發(fā)生變化，當凝泵的工作轉速脫離其共振區(qū)域后，即可穩(wěn)定在此范圍內(nèi)運行。 經(jīng)過實際操作，該方法簡單易行，且容易掌握切換點機組的負荷。對于早期DCS改造中，僅有自動變頻和強制工頻方式，無自動變頻和手動變頻切換的機組，可以通過調(diào)整4號低加出口門的開度，達到調(diào)整凝泵工作轉速的目的。
