为了达到提高效益、降低损耗的目的，许多电厂对工频凝结水泵进行了变频改造。在改造取得良好节能效果的同时，变频凝结水泵在部分频率区域出现了大幅值振动。对此，迫切需要及时采取措施进行振动处理，以保障设备的安全运行。本文以某电厂330 MW汽轮机变频凝结水泵为例，对其振动处理方法进行介绍，为类似振动问题处理提供参考。

某电厂1—4号机组汽轮机为法国阿尔斯通公司生产的330 MW汽轮机，其凝结水泵为沈阳水泵股份有限公司生产的9LDTN-2型立式凝结水泵，额定流量900 m³/h，扬程74 m，轴功率235.5 kW，效率77%，转速1480 r/min (对应工频50 Hz)；配用LY400-4型电动机拖动，电动机额定电压6 kV，功率315 kW，转速1482 r/min。

鉴于节能技术在电厂的普遍推广及变频技术的逐渐成熟，该电厂将定速凝结水泵改造为无级变速凝结水泵，以减少运行中的节流损失。

凝结水泵由工频运行方式改为变频运行方式后，其振动问题就由工频定转速振动问题变成变频变转速区域振动问题。为了保证设备的正常运行，应确保凝结水泵在常用频率区域内的振动值不超标，而常用频率区域应满足凝结水泵最小流量及最小扬程的需求。以下即对常用频率区域进行计算。

(1) 电动机转速公式：

s—转差率，对该凝结水泵而言，最大转差率为1/75。

n₀—同步转速；

f—供电频率；

p—电动机极对数，对该凝结水泵电动机而言，p=2。

(2) 转差率公式：

按照凝结水泵相似律，以下参数有如下关系^[1]。轴功率比例定律：

流量比例定律：

扬程比例定律：

由以上公式可知，凝结水泵流量与转速成正比，扬程与转速平方成正比，轴功率与转速三次方成正比。

考虑上水与供冷却水需求，凝结水泵出口压力一般在额定压力的一半以上，以扬程H=1/2H_e (H_e为额定扬程)计算，可以近似得到相应的最低工作转速：

根据转速与频率的关系，转差率略计为0，估算常用最小工作频率为/2 × 50 = 35.4 Hz，因此确定凝结水泵常用频率区域为36~50 Hz。在振动处理时，应确保凝结水泵在常用频率区域内各测点峰峰值振动低于国标许用值^[2]。

振动测试应测量凝结水泵在全运行频率区域内的轴承座的振动。振动测点布置在易接近的机器外表部分，应保证测量值能真实反映轴承座的振动情况。振动测点的布置位置与方向必须对凝结水泵的动态力有足够的灵敏响应。通常情况下，需要在每个轴承盖或轴承座的2个相互正交的方向上进行测量。对垂直或倾斜的凝结水泵，应将能够得到最大振动值的位置作为传感器放置的1个方向。某些特殊情况下建议同时对轴向振动进行测量。

凝结水泵振动测点布置示意图见图 1所示。

图1(Figure 1)

图1 凝结水泵振动测点布置示意图

由于凝结水泵的结构及支承特点，图 1中凝结水泵泵体上测点3的振动值远小于测点1、2的振动值，因此监测中主要记录测点1、2的振动值。

振动测试数据显示，凝结水泵在变速运行过程中的振动以基频强迫振动为主，出现在32~38 Hz的高峰振动值属于转子—轴承—基础的系统共振。考虑到额外加固基础的不便，决定将凝结水泵基础的连接螺栓紧固后，主要采用动平衡方法来治理振动。以下以4A和1B 2台凝结水泵为例，对其振动处理情况进行介绍。

在4A凝结水泵启动后，先升频率至50 Hz，记录此过程的振动值；再降频率至30 Hz，记录此过程的振动值。经过计算^[3]，以反光纸为零位，在电机上部和下部卡子同相合计配重290 g∠210°，在联轴器螺栓上配重100 g∠200°。配重处理前后4A凝结水泵振动值见表 1所示。

表1(Table 1)

表 1 4A凝结水泵处理前后振动数据1)

表 1 4A凝结水泵处理前后振动数据1)

在1B凝结水泵启动后，先升频率至50 Hz，记录此过程的振动值；再降频率至30 Hz，记录降频率过程的振动值。经过计算，以反光纸为零位，最终在上部螺孔配重170 g∠190° (因加重位置受限)，同时拆除对侧原有的170 g∠10°平衡块，在联轴器螺栓上配重100 g∠180°。配重处理前后1B凝结水泵振动值见表 2所示。

表2(Table 2)

表 2 1B凝结水泵处理前后振动数据1)

表 2 1B凝结水泵处理前后振动数据1)

由表 1、表 2数据可以看出，对4A和1B凝结水泵进行配重后，2台凝结水泵振动值显著降低，常用频率区域振动值低于国标B/C边界值^[2]，配重效果良好。

某电厂2台330 MW汽轮机凝结水泵的振动处理经验可为其他类似变频设备的振动处理提供参考。针对变频凝结水泵动平衡处理工作，提出以下注意事项及建议。

(1) 由于凝结水泵的结构特点，导致沿轴线方向越向上振动越大，而且其振动量对转轴上部自由端的配重块响应明显。

(2) 由于基础刚度的各向异性，导致相互垂直的x、y 方向的共振可能出现在不同频率下，通常x、y方向刚度差异不大时，配重计算较为容易；反之，则会出现2处共振频率，配重时需综合考虑。

(3) 由于凝结水泵电机转轴直径较小 (132 mm/190 mm)，因此应使用较窄的反光纸，每次测量时就地键相安装位置也应尽量不变，否则17 mm的移动即可造成10°的误差，对测量和计算影响较大^{[4, 5]}。配重实践表明，凝结水泵电机振动对配重角度也较为敏感。

(4) 测振过程中，升速过程的最大振动相位和降速过程的最大振动相位略有差异，最大振动相位角的选择及滞后角的估算，都会对首次配重结果有较大的影响。

(5) 动平衡处理降低了一阶不平衡质量，从而有效降低了共振区域的振动值，但凝结水泵仍不宜长期停留在共振频率下，应快速通过。

(6) 动平衡配重对凝结水泵的共振区振动值有明显的抑制效果，同时也降低了非共振区40~50 Hz的振动值。此外，也可考虑通过屏蔽临界频率、加固基础的方法来改善振动状况^[6]。

(7) 新采购的转机设备应充分考虑后期节能改造的可能性，提前要求电机生产厂家在设计初期即对变频区域进行计算和试验；对于有效变频范围内的共振和临界转速，可通过优化设备结构进行规避和调整。