關(guān)于智能電磁流量計(jì)的振動(dòng)原因分析與處理

摘要：某火電廠智能電磁流量計(jì)并列運(yùn)行過程中,出口管道振動(dòng)劇烈，通過現(xiàn)場情況分析，可知管道固有頻率與葉片通過頻率重合引起了共振；在激烈振動(dòng)激勵(lì)下，影響出口管道振動(dòng)?，F(xiàn)場通過改變電磁流量計(jì)出口管道結(jié)構(gòu)，并將智能電磁流量計(jì)葉輪葉片數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，解決了管道共振引起的電磁流量計(jì)振動(dòng)大故障。
葉片通過頻率振動(dòng)是流體機(jī)械流道內(nèi)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)所誘發(fā)的高頻振動(dòng)，其頻率是整圈葉片數(shù)與轉(zhuǎn)速頻率的乘積，即每根葉片通過流道突變或不連續(xù)處就產(chǎn)生一次壓力脈動(dòng)；如果流道有多個(gè)突變或不連續(xù)處，則可能產(chǎn)生葉片通過頻率多倍頻振動(dòng)。
近年來，許多專家和學(xué)者對葉片通過頻率振動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了廣泛、深入研究，有效推動(dòng)了振動(dòng)故障診斷與處理技術(shù)發(fā)展。但就工程實(shí)踐而言，對激振源進(jìn)行準(zhǔn)確分離與精確定位，探究簡便、可靠的治理方法*為迫切。因此，本文將結(jié)合智能電磁流量計(jì)葉片通過頻率振動(dòng)問題，分析管道共振引起電磁流量計(jì)振動(dòng)的故障機(jī)理，探討了對應(yīng)現(xiàn)場振動(dòng)處理措施，為該振動(dòng)故障診斷及治理提供參考。
1　振動(dòng)現(xiàn)象
某600MW機(jī)組配備了甲、乙、丙三臺(tái)立式、KCB500-150-1型凝結(jié)水智能電磁流量計(jì)，額定轉(zhuǎn)速為1480rad/min，流量為500m3/h，軸功率為274kW，出口葉輪為6片。自2015年以來，其振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)，*大超過了150mm/s單峰值，導(dǎo)致管道焊縫振裂，給設(shè)備帶來了嚴(yán)重的安全隱患。
基于現(xiàn)場振動(dòng)測試結(jié)果，總結(jié)該凝智能電磁流量計(jì)的振動(dòng)特征如下.很好，甲、乙、丙電磁流量計(jì)單臺(tái)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)良好，如出口管道振動(dòng)*大不超過12mm/s，且相對穩(wěn)定；振動(dòng)以葉片通過頻率（6X）振動(dòng)為主，驅(qū)動(dòng)電機(jī)頂部振動(dòng)也穩(wěn)定在合格范圍內(nèi)，振動(dòng)頻率以基頻成分為主。*二，任意兩臺(tái)凝電磁流量計(jì)并列運(yùn)行時(shí)，智能電磁流量計(jì)體振動(dòng)相比于單臺(tái)運(yùn)行略有增大，而管道振動(dòng)卻十分劇烈，振動(dòng)速度*大超過150mm/s，振動(dòng)位移超過了1500μm，振動(dòng)主要成分為葉片通過頻率振動(dòng)。
*三，由振動(dòng)波形（見圖1）可以清楚地看出，兩臺(tái)凝智能電磁流量計(jì)并列運(yùn)行時(shí)，出口管道出現(xiàn)了非常明顯的拍振現(xiàn)象，這與現(xiàn)場噪聲的周期性變化完全相符。

2　振動(dòng)原因分析
從振動(dòng)頻譜來看，該智能電磁流量計(jì)發(fā)生了葉片通過頻率振動(dòng)故障，具體振動(dòng)原因分析如下。*先，現(xiàn)場閥門開度和流量調(diào)整試驗(yàn)表明，管道振動(dòng)與流量和閥門開度之間關(guān)系不大，可以排除凝電磁流量計(jì)汽蝕、管道設(shè)計(jì)以及閥門選型不當(dāng)?shù)纫蛩貙艿勒駝?dòng)的影響。
其次，無論是凝電磁流量計(jì)單獨(dú)運(yùn)行還是并列運(yùn)行，振動(dòng)都以6X頻率為主，這說明每一臺(tái)凝智能電磁流量計(jì)都存在流體壓力脈動(dòng)所引發(fā)的葉片通過頻率振動(dòng)。當(dāng)壓力脈動(dòng)頻率與管道固有頻率重合時(shí)，導(dǎo)致出水管道發(fā)生了葉片通過頻率共振；而在任何瞬間，各電磁流量計(jì)實(shí)際轉(zhuǎn)速又不可能完全一致，這使得各智能電磁流量計(jì)出口管道所承受的激振力頻率非常接近，繼而引發(fā)了出口管系之間的拍振。
*后，通過對兩臺(tái)凝電磁流量計(jì)并列運(yùn)行工況下的出口管道振動(dòng)進(jìn)行頻譜分析（見圖2）發(fā)現(xiàn)，葉片通過頻率附近出現(xiàn)了兩個(gè)相距很近的頻率，分別為148.23Hz和148.36Hz。這兩個(gè)頻率的振動(dòng)分屬于兩臺(tái)凝電磁流量計(jì)所引發(fā)的，即兩臺(tái)凝智能電磁流量計(jì)工作轉(zhuǎn)速有微小差別，導(dǎo)致兩個(gè)頻率分量之間也出現(xiàn)了微小差別，進(jìn)而導(dǎo)致拍振現(xiàn)象。

因此，凝電磁流量計(jì)出口管道振動(dòng)是由于凝智能電磁流量計(jì)內(nèi)流體壓力脈動(dòng)所引起的。該壓力脈動(dòng)頻率為葉片通過頻率，即葉片數(shù)×工作頻率=6片×24.67Hz=148Hz。當(dāng)壓力脈動(dòng)頻率與管道共振頻率點(diǎn)重合時(shí)，容易導(dǎo)致目前的大幅管道振動(dòng)現(xiàn)象。
3　振動(dòng)處理過程
3.1　很好階段振動(dòng)處理
根據(jù)制造廠提供的市場信息，發(fā)現(xiàn)同型凝智能電磁流量計(jì)在運(yùn)行中并未出現(xiàn)類似葉片通過頻率共振問題，所以決定先改變管道布置。但因現(xiàn)場條件限制，只在凝電磁流量計(jì)出水管與母管之間增加45°彎頭，以減小出口水流對垂直上升管道的脈沖激勵(lì)影響。再次啟動(dòng)運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)并智能電磁流量計(jì)運(yùn)行時(shí)，出口管道略有減小，但仍然有拍振現(xiàn)象，出口管道振動(dòng)為10～35mm/s。
3.2　*二階段振動(dòng)處理
2018年5月，技術(shù)人利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)，將甲、丙智能電磁流量計(jì)葉輪葉片由6片改為7片，乙電磁流量計(jì)葉輪葉片維持6片，這種方法把甲、丙電磁流量計(jì)葉片頻率由148Hz提高到172.7Hz，有效避開了出水管道固有頻率，也使得甲、丙電磁流量計(jì)分別與乙智能電磁流量計(jì)并列運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)凝電磁流量計(jì)引發(fā)的振動(dòng)頻率差別明顯，避免管系間發(fā)生拍振現(xiàn)象。檢修后啟動(dòng)發(fā)現(xiàn)，電磁流量計(jì)并列運(yùn)行中的管道振動(dòng)得到大幅下降，*大管道振動(dòng)不超過10mm/s；甲、乙、丙三臺(tái)智能電磁流量計(jì)振動(dòng)也均在5mm/s以內(nèi)。但出乎意料的是，甲、丙電磁流量計(jì)并列運(yùn)行比甲、乙電磁流量計(jì)并列運(yùn)行的振動(dòng)狀態(tài)更好，也就是說甲、丙電磁流量計(jì)并列運(yùn)行時(shí)并未發(fā)生拍振。測試結(jié)果表明，葉輪葉片更換成7片后，單機(jī)運(yùn)行的振動(dòng)得到明顯改善，說明凝智能電磁流量計(jì)壓力脈動(dòng)減小，其傳遞給管道的振動(dòng)不足以在并列運(yùn)行中激起拍振；至此，該管道共振引起的葉片通過頻率振動(dòng)故障得到徹底解決。
4　結(jié)語
增加凝智能電磁流量計(jì)出口管道與母管過渡彎頭，使管道結(jié)構(gòu)固有頻率改變，減小了水流脈動(dòng)。同時(shí)，改變凝電磁流量計(jì)葉輪葉片數(shù)量，使得2臺(tái)不同葉片數(shù)量的凝電磁流量計(jì)并列運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生拍振。本文論述了凝電磁流量計(jì)振動(dòng)故障原因和處理情況，為同類型火電廠凝智能電磁流量計(jì)振動(dòng)問題分析和處理提供參考依據(jù)。