立式凝結(jié)水泵組振動監(jiān)測及處理方法探討

李銳波

(深圳市廣前電力有限公司，廣州 深圳 518000)

1 概況

我廠裝機(jī)容量為3臺390MW燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，凝結(jié)水泵為沈陽工業(yè)水泵廠生產(chǎn)，型號：81N-277，驅(qū)動電機(jī)為湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)，型號：YKKL450-TH，其主要參數(shù)為：功率630KW，電流73.8A，電壓 6KV，轉(zhuǎn)速 1480r/min，上軸承7330AC/P6，下軸承6226/P6.每臺機(jī)組配置2臺凝結(jié)水泵組，一臺運行一臺備用。

對于電廠來說主要輔機(jī)的正常運行與機(jī)組的安全運行息息相關(guān)，輔機(jī)運行中最常見的缺陷就是振動、溫度，下面結(jié)合實例對我廠凝結(jié)水泵振動的產(chǎn)生、監(jiān)測、分析和處理進(jìn)行介紹，希望對今后類似的缺陷處理有一定的幫助。

2 案例介紹

2.1 #1機(jī)組A、B凝結(jié)水泵

2.1.1 振動監(jiān)測

2006年7月5日#1機(jī)組兩臺凝結(jié)水泵開始帶負(fù)荷試運轉(zhuǎn)，測量電機(jī)上端部水平位置最大振動值為230um，為了分清電機(jī)與泵對振動的影響，對#1機(jī)組兩臺凝結(jié)水泵進(jìn)行拆開連軸器，電機(jī)單獨空載運行，測得電機(jī)空載運行振動最大的水平位置（最大振幅110um），振動方向與凝結(jié)水泵進(jìn)出管的走向一致。

2.1.2 診斷分析

造成水泵振動的因素較多，我們從設(shè)備安裝主要環(huán)節(jié)開始排查，即從泵的基礎(chǔ)、安裝的垂直度、連軸器對中情況、電機(jī)的本體質(zhì)量情況等方面著手。檢查過程如下：

2.1.3 電機(jī)與水泵的地腳螺栓是否緊固。如地腳螺絲松動，勢必造成電機(jī)水泵運行振動增大。檢查地腳螺絲緊固無松動，基礎(chǔ)面水平誤差在0.1mm以內(nèi)。

2.1.4 電機(jī)與泵的中心調(diào)整是否在規(guī)定范圍之內(nèi)。中心不正是引起振動增大的常見原因之一。檢查電機(jī)與泵的中心偏差值為30um，在合格范圍之內(nèi)。

2.1.5 立式電機(jī)與水泵的連軸器之間軸向熱脹冷縮有無足夠的間隙。確保兩半連軸器之間能夠自由的沿軸向連續(xù)運行，必須有一定的伸縮量，否則可能造成電機(jī)在熱態(tài)時振動值增大。檢查電機(jī)與水泵的連軸器之間有1mm空隙，大于計算值電機(jī)伸縮量0.8mm，電機(jī)軸向有足夠的熱脹冷縮余量。

2.1.6 拆開凝結(jié)水泵的連軸器連接螺絲進(jìn)行電機(jī)空載運行，發(fā)現(xiàn)電機(jī)振動最大的水平位置（最大振幅110um），振動方向與凝結(jié)水泵進(jìn)出管的走向一致，拆除管道連接螺絲，使泵體獨立，重新啟動電機(jī)振動還是沒有減少。將測振儀放在振動最大的水平位置上，停運電機(jī)，振幅未見明顯減少，伴隨轉(zhuǎn)速慢慢降下來。根據(jù)湘潭電機(jī)廠的出廠試驗報告，電機(jī)出廠時的振動測試值為21um，可暫時排除電機(jī)方面。

2.1.7 電機(jī)空載運行時，由湘潭電機(jī)廠技術(shù)人員在現(xiàn)場對電機(jī)運行做相位、頻譜試驗作進(jìn)一步分析，1倍轉(zhuǎn)速頻率在振動頻譜中占成份不多，同時存在少量的2.4.5倍轉(zhuǎn)速頻率的諧波頻率，且振動信號相位在120度區(qū)域范圍內(nèi)不斷變化，沒有一個比較穩(wěn)定的不平衡相位，說明轉(zhuǎn)子平衡值在合格范圍內(nèi)。由此可見引起振動大的原因應(yīng)不在電機(jī)本體上。

2.1.8 電機(jī)空載運行時，通過在電機(jī)底座泵支撐法蘭出口側(cè)加千斤頂?shù)霓k法，增加泵支撐法蘭的機(jī)械強(qiáng)度和改變基礎(chǔ)臺板的受力方向，如圖1所示位置，電機(jī)振動大幅減小至79um，而在對面?zhèn)燃忧Ы镯攨s使電機(jī)振動值增大。將電機(jī)底座與泵支撐法蘭連接處的固定連接螺母逐步松開，電機(jī)上方的振動值減少至35um，因此初步估計是水泵支撐法蘭剛度不夠。各專業(yè)組成員再次到現(xiàn)場仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)B凝結(jié)水泵支撐法蘭臺板與混凝土的接合處有細(xì)小的裂紋，支撐法蘭臺板底部與墊塊之間有較多的空隙未完全灌漿，造成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不夠牢固。經(jīng)討論決定，在泵支撐法蘭臺板與水泥基礎(chǔ)間進(jìn)行加固強(qiáng)化，用墊鐵分別插入泵支撐法蘭臺板與水泥基礎(chǔ)兩邊結(jié)合面之間并緊固，重新啟動電機(jī)運行，電機(jī)振幅值由110um降為48um。為進(jìn)一步證實振動起因與電機(jī)本體關(guān)系，重新慢慢松開電機(jī)底座與泵支撐法蘭之間的緊固螺母，電機(jī)上端水平位置振動幅值下降為28um（與電機(jī)出廠報告中的數(shù)據(jù)21um接近）。由此可見，水泥基礎(chǔ)二次灌漿未將所有空隙灌滿是引起振動的根本原因，而泵臺板的剛度欠佳，遇到一定擾動就會產(chǎn)生振動，加劇了振動幅值的增加。

圖2

3 處理結(jié)果

3.1 根據(jù)診斷結(jié)果，在兩臺水泵的鑄鐵臺板上各鉆四個Ф25mm的灌漿孔（如圖2），使水泥基礎(chǔ)與泵支撐法蘭臺板結(jié)合在一起，提高泵座的整體穩(wěn)固性。使用高質(zhì)量不收縮混凝土，采用帶壓膨脹灌漿方式灌滿混凝土。在二次補灌漿水泥經(jīng)過五天時間的固化后，A、B凝結(jié)水泵電機(jī)作空載及校中心帶負(fù)荷試驗，試驗結(jié)果為空載轉(zhuǎn)動最大振動幅值A(chǔ)泵73-76um、B泵32um，帶負(fù)荷轉(zhuǎn)動試驗最大振動幅值A(chǔ)泵45um、B泵50um，在80um合格范圍之內(nèi)，屬于優(yōu)良等級。

3.2 通過監(jiān)測、診斷發(fā)現(xiàn)造成#1機(jī)組凝結(jié)水泵振動的主要原因是：二次灌漿存在缺陷，泵支撐法蘭臺板剛度欠佳。通過提高灌漿和加強(qiáng)支撐剛度，很好的解決了振動問題，同時為#2、#3機(jī)組凝結(jié)水泵組的安裝提供了參考。

4 #2機(jī)組B凝結(jié)水泵

4.1 振動監(jiān)測

2007年6月，發(fā)現(xiàn)#2機(jī)B凝結(jié)水泵電機(jī)振動異常，接近最大允許值80um，且呈發(fā)展趨勢，立即組織人員對該電機(jī)的振動情況進(jìn)行監(jiān)測和分析。通過推力瓦承受電機(jī)轉(zhuǎn)子和水泵轉(zhuǎn)子的重量，泵體與懸空支撐的管道相連，故振動從下往上呈逐漸變大趨勢，且容易受到相關(guān)設(shè)備的影響，通過技術(shù)人員商定，確定采用邊跟蹤測試邊診斷處理的檢測方法，重點放在監(jiān)測該電機(jī)上端振動的變化。

4.2 診斷分析

經(jīng)了解該電動機(jī)以前就曾因振動問題返廠修理過，當(dāng)時廠家空載試運轉(zhuǎn)時振動情況良好，但運抵現(xiàn)場安裝好進(jìn)行負(fù)載時轉(zhuǎn)時發(fā)現(xiàn)其上端振動值仍然偏大，在80um左右波動，運行三個月后，上升至100um，超出了廠家設(shè)定的最大允許值80um。考慮到立式電動機(jī)離地越高振動越大，上端軸承最容易受到振動影響，停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)一側(cè)軸承內(nèi)圈磨損明顯。更換該軸承后，電動機(jī)上端振動一度降到77um，但一個月后又上升至98um左右，這說明轉(zhuǎn)子上端部分有可能存在彎曲現(xiàn)象。

湘潭電機(jī)廠技術(shù)人員用最新電動機(jī)測振設(shè)備——恩泰克數(shù)據(jù)采集器在負(fù)載運行的狀態(tài)下對該電動機(jī)振動數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和頻譜分析。（如圖3）

從圖中可看出，2號測點的1倍轉(zhuǎn)速頻率在振動頻譜中占優(yōu)勢，存在少量的2、4、5倍轉(zhuǎn)速頻率的諧波頻率，此特征表明電動機(jī)可能發(fā)生如下故障：a、轉(zhuǎn)子不平衡，b、轉(zhuǎn)軸彎曲，c、機(jī)座松動。頻譜圖中還出現(xiàn)保持架故障特征頻率FTF≌0.4N=600R/min，這主要是因為軸承容易受到徑向沖擊，激發(fā)出保持架的故障特征頻率，實際上檢查保持架未發(fā)現(xiàn)異常。檢查機(jī)座各緊固螺絲，沒有發(fā)現(xiàn)松動現(xiàn)象，基礎(chǔ)緊固情況良好。綜上所述，轉(zhuǎn)子不平衡和轉(zhuǎn)軸彎曲是電動機(jī)振動偏大的主要原因。

4.3 處理結(jié)果

根據(jù)診斷結(jié)果，對該泵電機(jī)進(jìn)行解體檢查處理，在轉(zhuǎn)子校動平衡之前，為確認(rèn)轉(zhuǎn)軸是否彎曲，先校驗上端軸承位的同心度。

圖3 電動機(jī)2測點振動頻譜圖

圖4

4.3.1 拆卸兩端軸承和推力軸承的推力頭，清洗干凈轉(zhuǎn)子，以轉(zhuǎn)子兩端中心孔為基準(zhǔn)，用百分表逐點測量各部位跳動量（如圖4）。開始時測得B、C兩部位徑向跳動量均超過允許值50um，改以B、D部位為基準(zhǔn)校驗后，C部位徑向跳動量合格，A部位超限?？紤]實際運行時承重軸承為推力軸承，上、下端軸承只起徑向定位作用，且振動異常只表現(xiàn)在A部位，故采取刷鍍A部位的處理方法，恢復(fù)徑向跳動量至允許值內(nèi)。

4.3.2 在修理好轉(zhuǎn)子A部位的基礎(chǔ)上，以A、D部位為基準(zhǔn)，重校轉(zhuǎn)子動平衡。轉(zhuǎn)子動平衡校驗前后進(jìn)行了兩次，第一次未在B部位裝上軸承推力頭校驗，只改變兩端平衡塊多在位置，將轉(zhuǎn)子不平衡量校驗至合格范圍內(nèi)，結(jié)果空載試轉(zhuǎn)時測得振動值比處理前還大，達(dá)88um。第二次裝上軸承推力頭校驗，發(fā)現(xiàn)B側(cè)殘余不平衡量又不合格，經(jīng)重新調(diào)整兩端平衡塊所在位置后，再次測該電機(jī)空、負(fù)載試轉(zhuǎn)時，振動值均大幅改善，下降至53um左右。經(jīng)過一個多月的跟蹤監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該泵電機(jī)振動呈下降趨勢，穩(wěn)定在44um左右，屬于優(yōu)良等級。

4.3.3 通過監(jiān)測、診斷發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡和轉(zhuǎn)軸彎曲在出廠前就已存在，說明生產(chǎn)廠家對立式電動機(jī)的振動測試方法存在不足之處。轉(zhuǎn)子不平衡的原因是轉(zhuǎn)子在校驗動平衡時忽略了作為附件的軸承推力頭，理論上圓柱體加工件不必校驗動平衡，但其通過鍵固定到轉(zhuǎn)子上后，就有可能因為加工鍵槽而引起殘余不平衡量增大，所以必須裝配在一起校驗才行。

5 結(jié)束語

立式凝結(jié)水泵組振動值超標(biāo)是電廠普遍存在的一個問題，涉及設(shè)備設(shè)計、制造、安裝、檢修質(zhì)量和運行方式等多方面的原因，其中任一個環(huán)節(jié)、任一套工藝工藝出現(xiàn)偏差都有可能造成振動增大或設(shè)備損壞。因此要求相關(guān)各方嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)定，提高設(shè)計質(zhì)量、嚴(yán)要求、高標(biāo)準(zhǔn)、精施工，把好泵、電機(jī)的設(shè)計制造、安裝、運行和檢修質(zhì)量的每一個關(guān)卡，就一定能解決好設(shè)備的振動問題，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。

[1]袁宏義，牛明忠，葉慧秀，王保華編著.設(shè)備振動診斷技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：國防工業(yè)出版社，1991年7月第一版.

[2]沈標(biāo)正.電機(jī)故障診斷技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997年.

[3]湘潭電機(jī)股份有限公司.三相立式異步電動機(jī)使用說明書[S].2003年.