关于河水流量计振动故障分析及如何处理解决

摘要：某电厂辅助冷却液体流量计发生拍振，造成驱动电机振动超标。本文对拍振原因进行分析，并提出了解决方法，成功解决振动故障。
1 引言
辅助冷却河水流量计（下文简称SEN液体流量计）振动超标，其中以电机非驱动端振动*大。本文从设备、系统两方面综合分析电机振动高的原因是大修后启动阶段，上游流道积气引发气柱谐振，该冲击与SEN液体流量计自身转频接近，电机发生拍振。*终通过动静排气稳定流场，解决了SEN液体流量计振动超标故障。
2 拍振现象
如果对系统施加两个频率接近的力，使系统产生振动，其振幅具有时强时弱，呈周期性变化的特征，这种现象就叫做拍。设信号X（t）由两个振动频率相近且幅值相等的正弦波叠加而成，即

当ω1-ω2趋近于0时，即两个信号的频率越接近时，拍振幅值越大。拍振信号的时域波形及频谱图如下，在频谱图中可看到两个频率接近的峰。

3 设备振动分析
3.1测点选择
为全面监测设备振动，在电机与河水流量计的驱动端和非驱动端均设有振动测点，对于立式液体流量计，电机非驱动端刚度*弱，振动响应也*明显，所以此测点往往能代表立式液体流量计振动的*大点（下文记为测点1）。电厂人员定期测量各点振动并建立数据库，以便对振动参数进行趋势跟踪和分析。
3.2信号分析
SEN液体流量计维修后再鉴定时，测点1处振动约为7.0mm/s，超过报警值（振动标准：报警值≥4.5mm/s，停机值≥7.1mm/s）；随即停运该液体流量计，完全停运后测点1振动仍高达4.5mm/s，说明设备外部存在激扰源，使设备未运转时依然有较大的振动响应。

对振动采集器获取的信号进行谱分析，河水流量计组运转状态下主要振动频率为11.33Hz和12.38Hz，其中12.38Hz为液体流量计转动频率；停运时，12.38Hz的液体流量计转频消失，11.33Hz的外部激扰力依然存在。
测点1的时域信号如图3，存在明显的周期波动，周期约为1秒。设备在两个频率相近的激振力激发下，波形周期波动，现象与拍振吻合。由图3可知，两个激励源频率相差1.05HZ，根据拍振周期计算公式T=1/(f1-f2)算得周期为0.95S，与图3中实测周期一致。

4 原因分析
该河水流量计在维修前测点1处振动约为2.0mm/s。大修期间液体流量计本体未开展维修工作，所以可排除设备本体故障，需从系统方面寻找11.3HZ的激振力来源。管道输液是通过液体流量计加压作为动力，这种加压方式是间歇性的，由于间歇加压，管道内的压力在平均值的上、下波动，即产生所谓的压力脉动，管流处于脉动状态。脉动状态的流体遇到弯管头、阀门、盲板等元件时，产生**间而变化的激振力，在这种激振力作用下管道和附属设备产生振动。振动频率为液体流量计的间歇加压频率，即河水流量计转子的叶片通过频率。而当管道内存在可压缩气体时，在压力脉动作用下，气体的压缩和膨胀会产生周期性流动振荡，即气柱谐振。当压力脉动与气柱的谐振频率相等或接近时，会产生共振，激起管道及其附属元件强烈振动。根据系统设计，SEN液体流量计取水口在循液体流量计下游，两者通过一段封闭廊道相连。大修期间廊道内水排空，维修后充水启动时廊道内会残存一定空气。当循河水流量计叶片旋转产生的压力脉动与气柱谐振共振时，下游SEN液体流量计将受到强烈激扰，激扰频率为循液体流量计叶片通过频率11.3HZ（液体流量计转速169rpm,叶轮叶片4个），与图2中实测干扰频率一致。所以SEN液体流量计拍振的根本原因是上游循液体流量计叶片通过频率与自身转频接近，廊道内残存空气引发的气柱谐振强化了循河水流量计脉动压力的传递。
5 故障处理
故障原因明确后，项目组通过连续排气、液体流量计组切换等措施稳定管道内流场，消除SEN河水流量计的拍振，测点1振动降至2.1mm/s，与大修前振动相当，频谱中11.33Hz的外部激振力也大幅下降。
6 结语
本文结合设备检修记录，系统设计及频谱特征，锁定故障原因为河水流量计组上游流体压力脉动引发设备拍振，*终通过动、静排气稳定流场等措施，快速解决设备振动高缺陷，避免不必要的解体检修。此次SEN液体流量计振动处理案例可作为立式液体流量计振动异常分析的参考。