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凝结水泵变频运行低转速时振动大原因分析与对策

作者：刘彬

来源：《科技风》2017年第25期

摘 要：洛河发电厂#5机组对凝结水泵进行变频改造后，凝结水泵组在低负荷阶段运行时电机上轴承振动大。本文对引起泵振动的各种原因进行了分析，并在运行中采取适当降低泵的经济性，提高转速以避开共振区域的办法，确保了凝结水泵及电机的安全稳定运行。 关键词：振动；谐波电磁力；变频器；调节阀

洛河发电厂三期2×600MW超临界机组为皖电东送主力机组之一，于2005年8月开工建设，2007年底两台机组成功实现双投。汽轮机选用的是上海汽轮机有限公司生产的超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机，凝汽器出口设计两台凝结水泵（NLT500—570×4S）向除氧器供水。凝结水泵电机是湘潭电机厂生产的YKSL630-4型6KV普通异步电机，Y接线，转速1490r/min。设计初全部采用工频运行方式，一台运行，一台备用，低负荷时通过除氧器水位副调节阀（见图一）来维持水位，30%负荷以上后采用主调节阀来调节，除氧器水位调节可以实现自动控制，并能够实现单、三冲量无扰切换。 1 问题的提出

为降低厂用电率，洛河发电厂于2009年对#5机组A凝结水泵进行了变频改造，凝结水泵电机前加装了一台高压变频器，改凝结水泵工频调节为变频调节，变频器为湖北三环生产的SH-HVF-Y6K变频器。变频装置采用直接高高变换的方式，整套系统由移相变压器、功率单元和控制器组成。6kV系列有18个功率单元，每6个功率单元串联构成一相。每个功率单元结构上完全一致，可以互换，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制。变频装置安装在汽机房6.9米开关室内，距0米凝结水泵电机约10米，变频装置出口没有设置滤波单元。正常运行中除氧器水位由变频泵（即A泵）控制，B泵（工频泵）备用。当变频泵投入运行后，除氧器主调节阀处于全开位置，变频泵在自动方式下通过改变凝结水泵转速来维持除氧器水位。机组在50%～100%负荷范围内时A凝结水泵在30～50Hz（对应凝泵转速883rpm～1471rpm）区间运行，对应凝结水泵电机电流在50A～150A之间变化，与工频泵相比，平均电流下降很多，节能效果十分显著。但在实际运行中，当机组处于低负荷阶段，凝结水泵电机转速下降至1000r/min左右时，电机轴承振动显著增大（见表一），非驱动端轴承振动最大达0212mm，严重威胁着凝结水泵及电机的安全稳定运行，对整个机组的安全稳定运行也是一大隐患。 2 原因分析

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引起Y型异步电机振动的因素主要分为电磁因素和机械因素两大类。电磁因素分为谐波电磁力、转子断条和定转子偏心；机械因素可分为转子不平衡、中心未找正、基础安装不良和軸承不良几个方面。由于凝结水泵在转速1060r/min以上运行时电机各部振动均正常，可排除电磁因素中转子断条和定转子偏心以及机械因素等各方面作用，重点分析谐波电磁力对运行中电动机振动的影响。

采用变频供电时，变频器采取交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，输出采用H桥逆变，因无输出滤波器，输出电源中含有大量的高次谐波。由于各次谐波与电动机电磁部分固有谐波相互干扰，形成各种电磁激振力。当电磁力频率与电动机机体固有的频率一致或接近时，将产生共振现象。即使很小的电磁激振力，也能引起很大的振动。变频改造后电动机的工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力的频率很难避开电动机各构件的固有振动频率。 3 对策措施

结合现场实际情况，在不影响凝结水泵正常运行前提下，通过运行方式调整，改变电机运行转速，尽可能避开共振区域，减小电机轴承振动值。

在机组低负荷阶段，当凝结水泵转速降低至1100r/min时，采取手动逐渐关小除氧器水位控制主调节阀（见上图），适量增加系统阻力，避免凝结水泵转速进一步下降，控制电动机各构件固有振动频率避开振动电磁力的频率。经过现场实际运行调节，凝结水泵电机在低负荷时振动明显改善（见表二），电机非驱动端轴承振动最大为0.092mm，避免了电机轴承损坏事故。 4 结语

通过现场实践，在适当降低凝结水泵运行经济性的基础上，控制凝结水泵转速进一步下降，避开其共振频率，使凝结水泵电机振动在允许范围，从而确保了泵及电机的安全稳定运行。

参考文献：

[1]高景德.“交流电机及其系统分析”，清华大学出版社，1993. [2]汤蕴璆，史乃.“电机学”，机械工业出版社，1999.

作者简介：刘彬（1972 -），男，安徽淮南人，助理工程师/电气运行高级工，主要从事500KV、220KV升压站及600MW、300MW机组电气运行工作。