安全工程師輔導：凝結水泵改變頻引發振動的原因及對策
發布時間：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，改造為變頻無級調節運行泵，一方面減少了運行中的節流損失，凝泵電流下降，起到節能作用，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濟效果。
淮北發電廠于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現凝泵在變頻運行時，經常出現振動，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，凝泵自動調節轉速，維持需要的流量，保持正常水位。運行中發現：當機組負荷在90～110 MW之間變動時，凝泵泵體產生較大的振動，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,發現轉速在1 220～1 280 r/min時，泵體振動最大，在其余轉速范圍內，泵體振動趨于正常值且穩定。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關系，從而進入共振區引起共振造成的。 （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和質量，而對凝泵來說，軸系的剛性系數已是固定不變的。那么，只有改變設備轉動部分的質量，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。
根據實際情況，系統的固有頻率難以改變，但可以改變凝泵的工作轉速，使機器不在共振區工作。具體操作：當機組負荷發生變化，凝泵接近共振區時，可以適當改變凝汽器水位定值(在允許的范圍內)，從而改變其工作轉速，避開共振區。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生變化，當凝泵的工作轉速脫離其共振區域后，即可穩定在此范圍內運行。 經過實際操作，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，可以通過調整4號低加出口門的開度，達到調整凝泵工作轉速的目的。
淮北發電廠于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現凝泵在變頻運行時，經常出現振動，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，凝泵自動調節轉速，維持需要的流量，保持正常水位。運行中發現：當機組負荷在90～110 MW之間變動時，凝泵泵體產生較大的振動，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,發現轉速在1 220～1 280 r/min時，泵體振動最大，在其余轉速范圍內，泵體振動趨于正常值且穩定。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關系，從而進入共振區引起共振造成的。 （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和質量，而對凝泵來說，軸系的剛性系數已是固定不變的。那么，只有改變設備轉動部分的質量，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。
根據實際情況，系統的固有頻率難以改變，但可以改變凝泵的工作轉速，使機器不在共振區工作。具體操作：當機組負荷發生變化，凝泵接近共振區時，可以適當改變凝汽器水位定值(在允許的范圍內)，從而改變其工作轉速，避開共振區。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生變化，當凝泵的工作轉速脫離其共振區域后，即可穩定在此范圍內運行。 經過實際操作，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，可以通過調整4號低加出口門的開度，達到調整凝泵工作轉速的目的。
