（河北大唐国际王滩发电有限责任公司 河北唐山 063611）
摘要：水泵是发电厂重要的辅机设备，其安全、经济运行影响着发电机组的稳定性能。但是，电厂水泵的故障率也非常高。水泵设备运行监测则是保证水泵安全稳定运行的主要手段之一。随着大数据系统及电子监测系统的健康发展，电厂水泵监测也引入了先进的故障前期监测及诊断系统。
依靠故障前期监测及诊断统计数据，可对水泵每次出现故障前的征兆进行分析和研究，并查找出其特性，并加以对比和整理分类；最后根据故障的不同，采用针对性的解决方案，逐步实现故障集合和方案集合的对接，从而避免设备的过度维修和维修不足的情况出现，使得设备的利用率有所提高，进而降低电厂的运行成本。
本文首先给出了电厂水泵常见故障诊断方法的现状；给出水泵常见故障的原因分析；其次，介绍了水泵故障层次分类诊断法，并运用该方法对水泵的故障进行了分析；最后，给出了水泵故障的整治方法。通过对电厂水泵故障的诊断和分析，可以减少电厂水泵的故障率，保证机组正常运行，对电厂机组的稳定性能具有重要的意义。
关键词：水泵；故障分析；整治方法
一、电厂水泵常见故障诊断方法的现状
电厂水泵是发电厂重要的辅机设备，其安全、经济运行也是电厂发电机组稳定运行的关键。电厂水泵也是火电机组众多设备中故障率较高的设备。
现阶段火力发电厂的电厂水泵运行状态与稳定性逐渐成为行业内普遍关注的问题，其中一些院校、研究所针对故障的发生机理进行了大量的研究，特别针对振动问题以及转子不平衡等故障问题提出了相应的建议，但是在故障诊断以及性能计算等方面依然存在不小的缺陷，能够实际应用于生产实践的理论也比较匮乏。
目前水泵设备运行监测主要是通过人工监测来完成，人工监测项目主要包括：定期的检查振动、噪声、轴承温度、设备异响等等。
在设备出现故障的前期阶段，上述现象往往不明显，一但有了明显状态改变时，设备基本上已处于较严重的故障阶段。因此，人工监测从根本上解决不了电厂水泵事故的频频发生。
为了保证机组能够正常运行，必须要加强对电厂水泵故障的诊断和分析，以及优化处理手段，减少电厂水泵的故障率。对于电厂水泵的研究，可参照一般设备故障诊断的方法，即先全面整理电厂水泵运行情况，对其进行分析，找出可能的节能改造方案；然后
电厂水泵在电厂的日常生产中是重要的辅机，其运行稳定性直接关系到生产安全以及生产效益。一般来说，目前电厂水泵的机组运行监测主要依靠人工监测与诊断，自动化的运行监测设备与运行振动管理设备较少，基本都需要依靠事后故障排除的方式来解决。所以往往会导致企业的生产效率受到影响，甚至出现一定的生产安全风险。
二、电厂水泵常见故障及原因分析
电厂水泵按原理可以分为离心式水泵、轴流式水泵和混流式水泵三类。其中应用量最大的为离心泵，如给水泵，卧式循环水泵，凝结水泵。
2．1电厂水泵的故障机理
电厂水泵的故障原因可以分为机械原因、水力原因、电气原因三类，下面进行具体的分析。
2.1.1机械原因导致故障
主要有以下的方面，包括电机和水泵转动部件的质量不平衡、中心不对中以及水泵的转速与泵体的固有频率一致而引起共振。这些原因都会引起水泵的强烈的振动并发出很大的噪音。
1）电机和水泵转动部件的质量不平衡分为初始时的不平衡和运行过程中的不平衡。初始状态，由于制造工艺不达标导致质量分布不均，从而影响泵的平衡性；在运行过程中，泵中流动的介质会对泵体造成一定的腐蚀和磨损，介质中含有的杂质导致泵体结垢，也会造成泵的质量分布不均，从而影响泵的平衡性。在水泵的运行过程中还有一种情况会引起水泵的故障，那就是转子上的零部件脱落或者异物进入水泵，此类故障为突发性的不平衡，其表现为振动值突然性的增大，随后会降低并稳定在一个高于正常值的振动点上。
2）转子不对中即水泵的轴与电机的轴不在一条直线上，分为联轴器不对中和轴承不对中，其中联轴器不对中可分为以下三种情况，如图1所示。
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3）转子固有振动频率和转动时的频率一致时则会发生共振，为了减少共振，一般会把水泵的基础结构设计得很大，因为基础振动与泵的整体质量之间成反比的关系。当基础松动时，就会导致较大的振动现象出现，基础松动会导致系统的固有频率改变，并且更加容易产生共振，这种情况对水泵的安全性危害很大。
2.1.2水力原因导致故障：
水泵水力方面的振动有汽蚀和喘振两种情况。气蚀是水泵的泵内流到某处液体的压强下降到等于或低于当时液体温度下饱和压力时，液体中就会有气泡出现，当气泡破裂时会产生很大的压力，从而对水泵造成很大的伤害。喘振是当管内的流体处于不稳定流动阶段，流量出现周期性的变化的情况，此种情况下会有很大的振动和噪音。
2.1.3电气原因导致故障：
电机内部磁场的不平衡以及电气整体系统运行的故障，是引起较大振动和较强噪音的原因。当出现这类故障时，要检查并校正水泵的轴，并且控制运行的参数在水泵的允许的范围之内，必要时需要停机拆开泵的整体来解除故障，使得水泵恢复正常运行。
2.2其它常见故障：
（1）电气绝缘故障。绝缘故障是电厂水泵最为常见的故障类型之一，发生率较高。一般来说，电厂水泵出现这个类型的故障主要是由于多种因素相互影响所导致的结果。比如说水泵的运行时间较长，受到外力的破坏等等都是引发电气绝缘故障的重要原因。除此之外，水泵当中的关键设备是电机，电机运行时对于电阻值具有很高的要求，当电阻低于200MΩ时，设备的故障就已经显现出来。除此之外，一些电厂水泵在运行过程中局部会出现击穿的问题，或者出现线圈故障，从而导致设备损坏。
（2）推力轴承故障。电厂水泵的推力轴承故障属于水泵中较为常见的故障类型，其发生原因一般包括如下几个方面：其一，推力轴承的运行持续时间过长，维护不及时，导致设备的成膜层出现了大规模的脱落，间隙扩大；其二，设备运行过程中混入大量的金属颗粒或者杂物，从而导致轴承运行产生了影响；其三，设计参数合理性不高，推力过大。
（3）转子故障。如水泵轴工作过程中被腐蚀影响后发生间隙改变，导致故障。在出现腐蚀时，轴的刚度与韧性都会下降，此时转子的运行稳定性难以实现，如果不及时排除故障，水泵的安全性就会受到影响。
（4）操作不当。电厂水泵投入使用之前需要做好安装调试工作，但是如果调试不当或者人员的专业技术水平不足，会导致安装不符合规范。由此，会影响设备运行的可靠性，产生安全隐患。
三、电厂水泵故障层次分类诊断方法
层次分类诊断通过将不同层次的知识有机结合并组织在一个模型之中，能够发挥出知识的更大作用，这类模型的一大特点是非常适用于层次特性非常明显的诊断对象。本文所使用的诊断方法即为层次分类诊断法，该方法具有非常高的诊断效率，结果也比较可信。对诊断对象进行分层的方法一般可以分为三种，即结构分解法、功能分解法和故障分解法。结构分解法重在分析诊断对象的拆装顺序，将相同的部件进行组合，不同的部件做好分类；功能上的分解是从诊断对象的总体功能上进行分解，不断的向下层的子功能进行细分；故障分解是指对故障对象的故障类型进行分解，从机理上对故障原因进行分析，将相同机理的故障进行整合。标准的模型总共分为三个部分，即输入部分、输出部分和映射部分，输入部分是从具体的事例中提取关键的数据，并将数据进行抽象，映射关系为输入部分和输出部分的匹配关系。对诊断问题来说，也可以用分类问题表示。水泵故障层次分类诊断法的具体步骤如下：（1）对所要研究的水泵对象的结构进行分解，找出每个部分所对应的主从关系，可以使用树状结构方式，将系统的本身放在最顶层，其次是组成系统的各个子系统，然后是组成子系统的部件，直到最后一层为止。（2）建立概念节点。首先提出可能的概念节点，其次对其进行验证，如果概念节点确实存在，则其所对应的故障是存在的，从而可以对该概念节点进行更细一步的划分，直到不能再提取概念节点为止。（3）将故障信号作为“具体事例”进行提取，对故障进行分析并且将征兆参数进行“数据抽象”。最后找出对应关系，并输出故障节点。
四、电厂水泵诊断方法
（1）听诊法。电厂水泵的运行状态往往可以通过声音的节奏、韵律来进行判断，这也是日常维修诊断中常用的技术之一。作为维护人员，通过技术经验与日常积累可以对正常运行的节奏和韵律进行记忆，这样一来在设备出现故障时就可以根据声音的情况来及时进行故障排除。对于水泵的零部件，可以借助于锤击的方式进行故障排除，如果零部件存在破碎等问题，往往就可以依靠敲击的方式判断出来。另外，水泵运行过程中难免会出现振动的情况，通过振动能够判断出水泵的运行状态，也可以采取一些具体的听诊设备来进行诊断。大多数混沌低沉的声音都意味着设备可能出现了损坏。除此之外，低强度的零部件经常出现裂痕问题，该问题也可以通过听诊法进行判断。
（2）触测法。接触检测技术就是借助于手摸的方式来进行检测。通过触摸水泵，感受振动频率以及温度能够很好的判断大部分的故障。人手上的神经纤维较为密集，可以很好的判断80温度以内的温度。在大多数情况下，70℃的水温人手能够忍受的时间为3秒，而50℃时则会感觉烫，但是可以忍受，20℃以下就会感觉凉。通过这个特征就可以随时对设备的各个区域的温度进行感知，结合温度的变化就可以了解零部件的工作状态。除此之外，一些设备零件出现故障后，其振动的频率也会发生变换，这个过程可以通过触摸的方式进行感知，但是对于人员的经验积累水平具有一定的要求。
（3）精密诊断法。精密诊断法就是利用精密诊断设备（振动诊断、红外诊断、超声诊断、油液分析等仪器），振动诊断设备可检测水泵振动频谱，根据不同部件故障对应的故障频率精准判断故障所在，比如说表面裂痕、润滑情况以及零部件是否存在松动等等。现在电厂精密点检技术已利用的相对成熟，用此方法可以高效找到电厂水泵的故障原因。
五、给水泵机组安全运行手段实例：
（1）避免机组超负荷运行，严格按定—滑—定运行曲线接带负荷，加强对主蒸汽和再热蒸汽参数的监控，一旦偏离额定值时，应及时做出调整。
（2）运行中注意监视高加管束、锅炉受热面等汽水管束是否泄漏，避免汽水系统“跑”“冒”“滴”“漏”等现象的发生。
（3）注意给水泵最小流量阀的工作情况和严密性，运行中按照设计流量及时切换最小流量阀的开关状态。加强巡检，及时发现给水系统阀门是否存在泄漏缺陷。检查备用给水泵中间抽头逆止门的严密性，给水泵倒暖时流量不应过大，达到暖泵效果就好。
（4）保持除氧器正常水位运行，定期清理给水泵入口滤网，加强运行调整和维护，防止前置泵发生汽蚀。
（5）合理安排给水泵的启停时间，尽量减少无负荷状态下的运行时间。给水泵切换时，及时将负荷倒到备用泵，停止原运行泵，减少两泵同时运行的时间；尽量使用变频泵，减少工频泵运行时间，确保给水泵在变频工况下的自动响应率和投入率。
（6）严格控制凝结水和除氧水的品质。水质不合格时，及时检查凝结水泵密封水、低加疏水泵盘根密封水、低加疏水泵空气门、除氧器排氧门开度等，采取除氧器适时再沸腾，勤排、少排、均衡排污等措施，减少锅炉排污量和补水率。
（7）调整锅炉燃烧参数，定期吹灰，尽可能减少减温水量。尤其当入炉煤质发生变化时，锅炉运行人员应对挥发分、灰分、发热量等参数充分掌握，落实专项掺配方案，做好预见性工作，确保机组正常运行。
六、结束语
综上所述，水泵作为人们日常生活中常用的机械设备，要能对水泵出现的故障进行详细的分析，并能及时的消除出现的各种故障，保证水泵能够正常的运行。通过对水泵出现故障的诊断方法和出现故障的原因以及处理方法的研究，希望相关的技术人员能提高水泵故障的分析水平，为水泵的发展做出更大的贡献，进而保证电厂的正常运行与人们用电的安全可靠。
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