锅炉给水泵振动原因分析
水泵振动现象
某厂汽动给水泵是上海电力修造厂与英国韦尔(WEIR)泵公司合作生产的配套300MW 机组50％容量主给水泵，型号为DG600—240。

泵为5级叶轮，刚性转子。

该泵于2003年初随炉改造进行大修，解体后发现第二、四两级叶轮叶柄(轮毂)与导叶套间隙超标(标准间隙0．49mm／0．41mm)，即更换该两级导叶套，更换后的导叶套在机床上修整，转子做动平衡。

泵大修后投运发现，泵吐出侧轴承振动大，振幅0．03mm 左右，且振动随转速上升而上升，在5600r／min时高达0．06mm，当时为确保发电，该泵勉强运行。

在一次主机因故跳闸后，该泵随又启动运行，发现泵吐出侧轴承在5600r ／min时，振动高达0.22mm，同时测得振动频率2倍、3倍等高次谐波，周期性较突出，超次谐波相对较少，停泵进行解体检查。

解体检查情况
解体发现此次碰摩之处仍是二、四级叶轮叶柄与导叶套碰摩，其中第四级较严重，其余部位未发现明显碰摩痕迹。

根据上述两次碰摩部位的情况，对该两级叶轮的中段在机床上检查同轴度及止口配合尺寸，结果发现2#、4#中段配合止口松动，有0．20mm左右。

原因分析
两次解体检查发现问题产生的症结基本是一致的，不同的是碰摩程度带来的后果有些差异。

由于第一次发现2#、4#导叶套磨损间隙超标后，深入分析不够，所以才产生第二次。

锅炉给水泵静止部分与转子之间在装配与运转时所需保持的同轴度要求很高，它主要依靠以下四方面来保证最终的同轴度：各配合部件在加工过程中的工艺、工装及配合尺寸公差要求；装配时对转子位置的准确调整；给水泵在冷态或备用态的暖泵效果与转子两侧密封水的水温、流量的控制；管道对泵的连接附加应力。

以上四个方面只要有一个不行，就会造成泵动静件间碰摩的后果，所以必须一一分析。

暖泵：由于暖泵不妥善，高温水在泵内形成上下分层，造成泵体变形，使叶轮密封环间隙变小或等于0。

尽管各国对暖泵方式、泵体结构做了很多改进，但由于泵内流道结构较复杂，仍无法做到完全消除暖泵带来的影响。

给水泵虽称无需暖泵，但它的结构形式决定了即使不暖泵，也有影响，仍无法彻底消除启动前泵内水温分层、泵体变形的困扰。

轴封密封水：由于该泵两侧轴封采用了不接触的问隙密封，所以在泵备用与运转时必须注入一定压力与流量的密封水。

笔者选择了最恶劣的工况(泵在备用状态)进行分析。

泵在备用状态或启动前由于泵内已注满有一定压力的高温水，其本身就有水温分层的影响，为防止高温水外泄(如果外泄，轴承室即进水，同时轴颈温度升高)，就必须在密封中部的孔注入比泵内压力高的凝水(一般为凝泵出口来的水)。

这些水通过密封下部的孔返回凝水收集箱，但是总有一定量的水沿着间隙进入平衡腔室及吸入到泵内，极易使泵内水温进一步分层，状态恶化，进一步使泵体变形。

同时，即使对密封水压进行控制，泄漏进入泵内的量不大，但间隙密封的长度远大于接触式机械密封，所以即使水压不高，较低的水温也足以使泵轴两侧密封段轴颈变形。

转子位置的调整方面：作为装配中的一个极重要的环节就是转子位置的最终调整与确定。

这里须强调指出，主轴跳动、转子跳动、泵体、密封环、导叶套的同轴度及轴上各配合零件与主轴的配合状态一定要合格。

间隙配合一般控制在H7、过盈配合为S6较适合(叶轮配合过盈较小，它在离心力的作用下有发生松动的危险)。

只有上述工作合格，对转子位置进行精确的调整才显得有意义。

同时，有一个问题希望引起注意，即由于叶轮与轴是过盈配合，叶轮内孔由于开制了键槽后，它对轴表面的压应力在周向是不等的，容易造成叶轮与轴线的垂直度发生变化。

实践表明，过盈量越大，问题越突出。

由于它的影响，也占去了有效密封间隙中的一部分。

一般可在叶轮密封环部位测得径向跳动0.04～0.07mm，也曾测得0.25～0.30ram，但进行火焰局部加热是可以得到纠正的。

问题关键是在组装时是无法检测的，所以要对叶轮内孔的圆柱度、轴与叶轮配合部位的表面进行细致的检查，不允许有凸点存在，尽管是微小的凸点也应修正。

这也是透平式芯包得以推广的原因之一。

综上所述，不难得出一个结论：仅仅依靠目前抬轴数据加上转子在抬轴调整后盘动的灵活性作为质量控制标准是不够的。

应全面综合分析，特别是抬轴这项工作实属于经验型，出入较大。

如果上述环节中有一处存在问题，在有限的情况下(动静部分间只要有0．01mm的间隙)，它是不会影响盘动转子灵活性的，但是一旦泵投入备用，问题即会显现。

在检修实践中，有时往往对中段处的配合情况不作测量，依据是：从制造厂出来的不会有问题，虽有些松动但使用中确实未发生过由于配合松动而造成后果，因而重视不够。

实际上在装配方式上是采用立装，各中段配合的同轴度的随机性很大，有时就产生极端状况，而不易被察觉。

尤其在2#、4#中段位置，此处离轴承端较远，如想利用最后的抬轴来发现问题的可能性较小，所以最终是叶轮与密封环同轴度偏差；再加上暖泵的影响，那么碰摩的产生就不难解释了。

但从当时轴承的振幅来看，碰摩只是轻度的。

第二次泵紧急联动投入运行后振动大幅上升，原因初步分析是：在备用状态时，由于暖泵、密封水的原因导致泵转子在启动初期，在原有的基础上再次发生碰摩。

应该说，碰摩点上的正压力是大于前次的，同时因材质的关系，碰摩部位的间隙在短时间内不是增大，而是更小了。

这种碰摩现象是动静部分接触弹开的过程，同时它将改变转子的动态刚度，反过来再进一步加剧碰摩，其量的大小取决于动静接触时正压力的大小。

所以外部现象表现为振动是加剧的。

尽管给水泵转子有足够高的阻尼系数，但仍属于高速轻载型转子。

一旦有局部碰摩产生，碰摩点的摩擦力作用在转子回转的反方向上，从而迫使转子振摆旋转，属于自激振动类型。

振摆的大小与接触点的压应力成正比，振动频率一般为工频，它不与负荷的大小有关，仅与转速有关。

同时，转子在高速回转时总会产生一定的动挠度，其大小与转速成正比，特别是碰摩产生的切向摩擦力会使转子陷入涡动，摩擦使动挠度增大，此时碰摩点的压应力就再增大，由此相互循环，不断加剧转子的涡动。

就本次情况看，碰摩发生在2#、4#级叶轮处，且4#叶轮处较严重，反映出在吐出侧振动偏大。

从解体情况看，磨损弧度较大，所以修前测得2、3成分非线性的加强而有所增加；正是碰摩后期较大弧度的接触使接触部分起了一个支承作用的原因。

由此随转速变化的现象也就不难理解。