循環(huán)水泵出力低及振動(dòng)大故障治理

梁青祥

【摘要】本文通過(guò)對(duì)72LKXA—23.3型立式循環(huán)水泵組的故障原因進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，提出了綜合治理的方案，在大修中實(shí)施后，處理好循環(huán)水泵出力不足和振動(dòng)大的缺陷，節(jié)約了更換新葉輪的巨額費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益和安全效益顯著。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)水泵；出力不足；偏斜；處理措施

0概述

耒陽(yáng)發(fā)電廠循環(huán)水泵房二期工程配置3臺(tái)長(zhǎng)沙水泵廠生產(chǎn)的72LKXA—23.3型立式循環(huán)水泵，向兩臺(tái)300MW汽輪發(fā)電機(jī)組的開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)提供冷卻用水。從2003年投運(yùn)至今，由于運(yùn)行年限長(zhǎng)久、基礎(chǔ)下沉、臺(tái)板變形等原因，3臺(tái)泵組相繼發(fā)生了不同的故障。其中以#5循泵最為突出，其出力較其它泵組低，振動(dòng)較其它泵組大。

本文以#5循環(huán)水泵出現(xiàn)的故障進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合大修進(jìn)行綜合治理，查明了立式泵組故障的原因，優(yōu)化設(shè)備檢修方案，保證了設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1循環(huán)水泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

72LKXA—23.3型立式循環(huán)水泵為轉(zhuǎn)子部件可抽出式混流泵，輸送介質(zhì)為淡水，在不拆卸外泵體的情況下可以單獨(dú)抽出泵工作部分進(jìn)行檢修。泵的吸入口垂直向下，出口水平布置，從電機(jī)端往下看，泵順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，泵軸向下重量由電機(jī)承受。

這種泵的轉(zhuǎn)子部件主要由葉輪、下主軸、中間套筒聯(lián)軸器，上主軸、軸套、泵聯(lián)軸器等組成，淡水從進(jìn)口喇叭口進(jìn)入，葉輪升壓通過(guò)導(dǎo)葉將其送至出水管經(jīng)吐出彎管送入循環(huán)水供水母管。泵軸由四個(gè)橡膠導(dǎo)軸承來(lái)起徑向支承作用。橡膠軸承的潤(rùn)滑從上軸承填料盒體的注水口進(jìn)入，經(jīng)過(guò)上內(nèi)接管水腔，到軸保護(hù)管內(nèi)流經(jīng)各道橡膠軸承冷卻潤(rùn)滑后，最后從葉輪后部經(jīng)葉輪平衡孔，排回泵吸入口。轉(zhuǎn)子的軸向由電機(jī)的推力軸承來(lái)承受，而推力軸承由透平油來(lái)潤(rùn)滑和冷卻。

泵的主要性能參數(shù)為：流量25740m3/h，揚(yáng)程23.3m，轉(zhuǎn)速375r/min。

配套電機(jī)為湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)的YL2300-16/2150-1 型立式異步電動(dòng)機(jī)，額定功率2300KW 。

2#5循環(huán)水泵大修前的故障情況

2.1在#5循環(huán)水泵大修前存在著出力不足和電機(jī)進(jìn)出水方向水平振動(dòng)大的缺陷

長(zhǎng)期以來(lái)#5循環(huán)水泵電機(jī)運(yùn)行電流較其它泵組小了約30A，在同樣的負(fù)荷條件下，單獨(dú)運(yùn)行#5循環(huán)水泵相比單獨(dú)運(yùn)行其它循環(huán)水泵時(shí)，凝汽器真空會(huì)降低約0.8MPa。由此可見(jiàn)#5循環(huán)水泵出力較低，已不能滿足凝汽器對(duì)冷卻水量的要求。特別是在夏季，河水水溫高的時(shí)候，即使2機(jī)3泵運(yùn)行方式也不能保證兩臺(tái)300MW機(jī)組在較高的真空度下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低了機(jī)組效率。大修前3臺(tái)循泵并列運(yùn)行時(shí),參數(shù)如下: #5循泵運(yùn)行電流218A，出口壓力0.16MPa；#6循泵運(yùn)行電流250A，出口壓力0.17MPa；#7循泵運(yùn)行電流249A，出口壓力0.17MPa。

在大修前#5循環(huán)水泵同其他泵組一樣還存在水平振動(dòng)過(guò)大，主要反映在水泵進(jìn)出口方向上，振動(dòng)達(dá)到了0.15mm。經(jīng)常是在剛檢修后振動(dòng)只有0.05~0.07mm，但過(guò)不了多久時(shí)間振動(dòng)又逐漸增大。故決定對(duì)#5循環(huán)水泵進(jìn)行大修解體檢查。

2.2解體水泵后發(fā)現(xiàn)，#5循泵的中間軸承支架外環(huán)在與泵體外接管配合部位斷脫了的兩個(gè)弧段；上軸承和中軸承處軸套和橡膠瓦磨損嚴(yán)重，總間隙達(dá)到了4mm；葉輪出口邊有輕微變形內(nèi)翻現(xiàn)象。

3#5循環(huán)水泵故障原因分析及治理

3.1循環(huán)水泵出力不足的原因分析及處理

（1）出力不足的原因主要有：吸入側(cè)有異物、葉輪密封環(huán)間隙過(guò)大、轉(zhuǎn)速低、有空氣吸入、汽蝕、進(jìn)口有預(yù)旋、葉片損壞等原因。

在大修中針對(duì)每個(gè)可能的原因我們進(jìn)行了逐項(xiàng)排除：清理泵進(jìn)水粗?jǐn)r污柵、清理進(jìn)口旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、檢查和測(cè)量葉輪及葉輪密封環(huán)間隙、轉(zhuǎn)子提升量檢查，都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)太大的異常。

（2）由于中間軸承支架斷脫了兩段圓弧，懷疑是斷脫的軸承支架碎片碰傷了高速運(yùn)行中葉輪，使葉片出口幾何角有少許變形內(nèi)翻現(xiàn)象，導(dǎo)致水泵做功能力下降。

由泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式（歐拉方程）可知，當(dāng)葉片的出口幾何β2g減少，則揚(yáng)程HT∞也將減少。因此必須設(shè)法修復(fù)葉片出口幾何角才可提高葉輪做功能力。

查該泵的葉輪材質(zhì)為ZG0Cr18Ni2Mo2奧氏體不銹鋼，具有較好的鑄造和焊接性能，可以在400℃~450℃溫度下對(duì)變形的葉輪修復(fù)，不好影響葉輪的金屬性能?，F(xiàn)場(chǎng)組織檢修人員對(duì)葉輪進(jìn)行修復(fù)校正，校正過(guò)程中嚴(yán)格控制加熱溫度不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，保持每片葉片形狀一致，并適當(dāng)回火消除錘擊應(yīng)力。修復(fù)完成后，對(duì)葉輪進(jìn)行金相探傷檢查正常。

3.2循環(huán)水泵振動(dòng)大原因分析及處理

（1）循環(huán)水泵振動(dòng)大的原因主要有：裝配精度不高、吸入水面過(guò)低、汽蝕 、軸承損壞、軸彎曲 、電機(jī)故障、聯(lián)軸器松動(dòng)、損壞、運(yùn)動(dòng)部件不平衡、基礎(chǔ)不緊固、排出管路影響等。在排除其它原因后，重點(diǎn)對(duì)軸承支架、橡膠軸承、水泵軸端水平、電機(jī)推力頭水平進(jìn)行重點(diǎn)調(diào)整。

（2）中間軸承支架修復(fù)和水泵軸端揚(yáng)度調(diào)整：首先修復(fù)斷脫的中間軸承支架，通過(guò)加工一個(gè)和原弧段外徑相同圓環(huán)，再切一段圓弧補(bǔ)焊到原斷裂處。由于解體時(shí)就發(fā)現(xiàn)水泵支撐臺(tái)板有不均勻下沉現(xiàn)象，水平揚(yáng)度南北方向達(dá)1.2mm/m，為進(jìn)水口側(cè)(北)低，出水口側(cè)（南）高。從而導(dǎo)致水泵外接管偏斜，由于水泵的可抽出部分是支撐在外接管上，這也將導(dǎo)致水泵軸偏斜較大，將引起水泵軸系偏斜運(yùn)行中振動(dòng)大。由于條件和工期限制，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法對(duì)安裝臺(tái)板進(jìn)行重調(diào)水平工作。在仔細(xì)分析水泵并結(jié)構(gòu)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，提出通過(guò)調(diào)整中間軸承支架的方案來(lái)調(diào)整水泵軸端水平，在調(diào)整好水泵軸端水平南北和東西兩個(gè)方向上揚(yáng)度均小于0.2mm/m后，用鍥鐵鍥緊中間軸承支架和外接管之間的間隙，并點(diǎn)焊固定好。

同時(shí)考慮到軸系的中心調(diào)整，保證水泵轉(zhuǎn)子和電機(jī)轉(zhuǎn)子連接后能有一定的自由擺動(dòng)度，因此對(duì)間隙超標(biāo)的軸承部位僅更換了橡膠軸承，而沒(méi)有更換軸套，以防止軸承間隙太小引起轉(zhuǎn)子單邊碰磨。

（3）電機(jī)支架揚(yáng)度調(diào)整：進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)該泵電機(jī)定子水平偏差也很大，北側(cè)低0.6mm/m、西側(cè)低0.4mm/m。判斷是由于安裝臺(tái)板不均勻下沉所致。綜合考慮后決定以電機(jī)推力頭上端為參照，通過(guò)在電機(jī)定子支架下加不銹鋼墊片調(diào)整好電機(jī)水平揚(yáng)度在0.10mm/m以內(nèi)。在水泵和電機(jī)就位后，先在水泵盤根處裝好百分表，用千斤頂頂靠背輪的不同位置，測(cè)量水泵軸再盤根盒處的前后左右各方向的移動(dòng)值，做好記錄。在調(diào)整電機(jī)與水泵聯(lián)軸器中心時(shí)，確保圓周偏差不大于0.10mm，端面偏差不大于0.15mm。在某些情況下端面偏差可能達(dá)不到要求值，可優(yōu)先考慮圓周值，但必須確保連接聯(lián)軸器螺栓后，水泵軸的前后左右的移動(dòng)量不要超過(guò)極限值為好，以免靠死橡膠瓦引起水泵振動(dòng)。

（4）修復(fù)后泵組運(yùn)轉(zhuǎn)情況：大修后泵組整體試運(yùn)，泵組最大振動(dòng)值為0.02~0.03mm，出口揚(yáng)程和電機(jī)的運(yùn)行電流同#6、#7循環(huán)水泵接近，各軸瓦運(yùn)行溫度正常，整體運(yùn)行效果良好。運(yùn)行部門在單機(jī)單泵、同樣的負(fù)荷條件下做了循泵性能對(duì)比試驗(yàn)，運(yùn)行#5循環(huán)水泵相比運(yùn)行其它循泵時(shí)，凝汽器真空幾乎沒(méi)有變化，表明#5循環(huán)水泵出力不足問(wèn)題得到了解決。

4結(jié)論

大型立式循環(huán)水泵由于基礎(chǔ)不均勻下沉，導(dǎo)致水泵外接管偏斜不垂直?？赏ㄟ^(guò)調(diào)整中間軸承支架位置校正水泵轉(zhuǎn)子水平，兼顧電機(jī)推力頭水平和橡膠軸承間隙，來(lái)消除因安裝臺(tái)板不均勻下沉而引起的振動(dòng)缺陷。縮短了檢修工期，保證了設(shè)備安全。

另外，在循環(huán)水泵長(zhǎng)周期運(yùn)行后，其葉片長(zhǎng)期受河水中的雜物沖蝕，在應(yīng)力作用下，葉片出口幾何角會(huì)變小內(nèi)翻導(dǎo)致葉片做功能力下降，使水泵出力降低?？赏ㄟ^(guò)采用合理檢修方案修復(fù)循泵葉片葉型，使循泵恢復(fù)出力并運(yùn)行在高效區(qū)內(nèi)，達(dá)到挖掘水泵潛力，增加汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)冷卻水流量，提高凝汽器真空的目的。同時(shí)還節(jié)約了更換新葉輪的巨額費(fèi)用，節(jié)能效益顯著，具有一定推廣價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

［１］長(zhǎng)沙水泵廠.72LKXA—23.3型泵安裝使用說(shuō)明書[S].

［2］湘潭電機(jī)廠.YL2300-16/2150-1 型電動(dòng)機(jī)安裝使用說(shuō)明書[S].

［3］郭立軍.泵與風(fēng)機(jī)[M].水利電力出版社,1986.

［責(zé)任編輯：曹明明］