立式凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)振動(dòng)故障的診斷與處理

鐘 慶

(中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司熱電部，200540)

立式凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)振動(dòng)故障的診斷與處理

鐘 慶

(中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司熱電部，200540)

中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司熱電部6號(hào)機(jī)凝泵立式電動(dòng)機(jī)自由端振動(dòng)超標(biāo)，利用因素排除分析和試驗(yàn)驗(yàn)證等方法進(jìn)行原因分析，先后采取了試驗(yàn)基礎(chǔ)加固、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡和更換轉(zhuǎn)子等措施均未能徹底解決問(wèn)題，最終通過(guò)調(diào)整電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)中心，解決了電動(dòng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)的故障，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性。

故障 診斷 立式電動(dòng)機(jī) 動(dòng)平衡 磁場(chǎng)中心

中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司熱電部6號(hào)機(jī)組配置了兩臺(tái)凝結(jié)水泵(簡(jiǎn)稱凝泵，編號(hào)甲、乙)，型號(hào)為B550Ⅲ-6，一用一備。凝泵立式安裝，由長(zhǎng)沙水泵廠生產(chǎn)。凝泵作為汽輪發(fā)電機(jī)組的重要輔機(jī)，負(fù)責(zé)將凝汽器中凝結(jié)水加壓經(jīng)低壓加熱器輸送至除氧器。凝泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)由湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)，功率500 kW，轉(zhuǎn)速1 500 r/min，泵端軸承型號(hào)SKF6226，自由端軸承型號(hào)SKF7330。凝泵乙的電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)自由端軸承振動(dòng)增大、超標(biāo)的問(wèn)題，影響到汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行。

1 第一階段振動(dòng)情況

1.1 振動(dòng)特征

2014年上半年發(fā)現(xiàn)凝泵乙電動(dòng)機(jī)自由端振動(dòng)南北向水平振動(dòng)為5.9 mm/s，接近機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6075.3—2001(ISO10816-3:1998)的C區(qū)域，已不再適合長(zhǎng)期運(yùn)行。2014年7月機(jī)組檢修時(shí)對(duì)凝泵乙解體大修，投運(yùn)時(shí)電動(dòng)機(jī)及水泵振動(dòng)均在正常范圍內(nèi)；9月初，電動(dòng)機(jī)自由端振動(dòng)逐漸增大，自由端南北向水平振動(dòng)達(dá)到7.5 mm/s，已不適宜作長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。該點(diǎn)振動(dòng)頻譜圖中各振動(dòng)分量主要以工頻為主。

1.2 故障診斷

根據(jù)頻譜分析，電動(dòng)機(jī)自由端軸承振動(dòng)不存在高頻成分，綜合現(xiàn)場(chǎng)傾聽(tīng)和軸承故障診斷儀的檢測(cè)結(jié)果，判斷無(wú)動(dòng)靜摩擦及軸承故障[1]。而凝泵軸承振動(dòng)正常，由于電動(dòng)機(jī)與凝泵之間使用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器連接，可以認(rèn)為凝結(jié)水泵正常。鑒于振動(dòng)以工頻分量為主，初步判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子可能在運(yùn)行了2個(gè)月后出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象，因此確定先進(jìn)行電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子校動(dòng)平衡。另外，由于泵組為立式結(jié)構(gòu)，泵組基礎(chǔ)不牢固、泵與電動(dòng)機(jī)之間的結(jié)合面的水平度異常也可能是振動(dòng)異常的原因，無(wú)法根據(jù)頻譜和現(xiàn)有數(shù)據(jù)排除，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和試驗(yàn)。

1.3 振動(dòng)處理

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行600 r/min的低速動(dòng)平衡試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)調(diào)整后，轉(zhuǎn)子剩余不平衡質(zhì)量在2 g以下。按圖紙進(jìn)行裝配，然后不使用地腳螺栓固定直接放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)測(cè)試，試轉(zhuǎn)2 h，電動(dòng)機(jī)各軸承振幅均在20 μm以下。返廠放置在凝泵泵座上單試電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)自由端軸承振幅達(dá)到180 μm，嚴(yán)重超標(biāo)，電動(dòng)機(jī)泵端振動(dòng)正常。頻譜狀態(tài)還是以工頻為主。

檢查凝泵與基礎(chǔ)之間地腳螺栓，未發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)現(xiàn)象，檢查二次灌漿也未見(jiàn)裂縫等異常情況。進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)剛度，在泵座外殼的徑向加裝肋板，再次試轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)自由端振動(dòng)無(wú)明顯變化，仍然超標(biāo)。檢查泵座端面的水平度，南高北低為0.15 mm/m，西高東低為0.35 mm/m。同時(shí)測(cè)量泵轉(zhuǎn)子對(duì)輪水平度,南高北低為0.30 mm/m，西高東低為0.19 mm/m，超過(guò)制造廠要求的水平標(biāo)準(zhǔn)0.05 mm/m，但座架與轉(zhuǎn)子端面水平傾斜方向一致。由于泵座架為圓環(huán)形且直徑較大，局部變形容易造成水平數(shù)據(jù)的偏差，且運(yùn)行中該座架不會(huì)發(fā)生變化，與電動(dòng)機(jī)振動(dòng)運(yùn)行中逐漸增加不相符，泵座端面水平度如此級(jí)別的偏差不是電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的直接原因。實(shí)踐中用兩個(gè)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，在泵座上單試電動(dòng)機(jī)時(shí)，啟動(dòng)后逐漸松開(kāi)電動(dòng)機(jī)與泵座的連接螺栓，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)自由端振動(dòng)下降不明顯；在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上試車(chē)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)與平臺(tái)接觸面一側(cè)加一塊厚度為5 mm的墊片，振動(dòng)無(wú)變化，仍在優(yōu)秀水平。說(shuō)明該泵的基礎(chǔ)剛度和泵座端面水平度不是引起電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的主要原因。

檢查電動(dòng)機(jī)及凝泵連接對(duì)輪之間的間隙，發(fā)現(xiàn)其足以保證泵軸及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的膨脹伸長(zhǎng)量。且在單試電動(dòng)機(jī)時(shí)與泵軸還未連接，電動(dòng)機(jī)自由端振動(dòng)值已增大至超標(biāo)，分析引起電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的因素是電動(dòng)機(jī)本身。對(duì)于電動(dòng)機(jī)，需要判定振動(dòng)是由電磁還是機(jī)械因素造成。在生產(chǎn)中經(jīng)常采用斷電法來(lái)檢查區(qū)分，即將電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至工作轉(zhuǎn)速后突然切斷電源，若此時(shí)的振動(dòng)數(shù)值降幅較轉(zhuǎn)速降幅下降劇烈，則可判定是由于電磁原因引起的；若此時(shí)的振動(dòng)值降幅較轉(zhuǎn)速降幅相差不多，則可能是機(jī)械方面原因引起。

經(jīng)試驗(yàn)，在泵座上單試電動(dòng)機(jī)，斷電瞬間自由端軸承振幅從180 μm下降至20 μm。根據(jù)該現(xiàn)象，確定振動(dòng)系電動(dòng)機(jī)電磁方面的因素引起。對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查并處理。

(1)用試燈檢查繞組無(wú)接地故障；用萬(wàn)用表測(cè)量定子三相繞組的電阻值，無(wú)不平衡現(xiàn)象；觀察繞組絕緣表面無(wú)燒焦痕跡，說(shuō)明定子繞組的不存在匝間短路故障。

(2)檢查電源，由于電源為6 kV，無(wú)法用鉗形電流表測(cè)量三相電流是否平衡，因此采用連接備用6 kV電源試電動(dòng)機(jī)的辦法來(lái)進(jìn)行判斷，試轉(zhuǎn)后振動(dòng)仍超標(biāo)嚴(yán)重，可以排除電源方面的影響。

(3)采用4點(diǎn)法檢查電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子氣隙，測(cè)量垂直和水平4個(gè)位置的氣隙，測(cè)4組16個(gè)數(shù)據(jù)取平均值。經(jīng)計(jì)算誤差值應(yīng)小于5%,均符合電動(dòng)機(jī)圖紙要求規(guī)定值。

綜合各項(xiàng)檢查，確定電動(dòng)機(jī)定子應(yīng)無(wú)缺陷，判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子存在異常，且轉(zhuǎn)子上鋁排如有細(xì)小裂縫則無(wú)法通過(guò)技術(shù)手段檢查出來(lái)，決定更換電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。

2 第二階段振動(dòng)情況

2.1 更換轉(zhuǎn)子后的振動(dòng)特征

電動(dòng)機(jī)新轉(zhuǎn)子安裝冷卻風(fēng)扇及聯(lián)軸器整體動(dòng)平衡，并再次在試驗(yàn)臺(tái)降壓?jiǎn)?dòng)測(cè)試，試轉(zhuǎn)2 h，電動(dòng)機(jī)各軸承振幅均在20 μm以下。放置在凝泵上單試電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)自由端振幅為20 μm，但有逐步上升趨勢(shì)。斷電測(cè)量振動(dòng)情況，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由1 499 r/min下降到1 432 r/min，跌幅為4.5%；但振動(dòng)值由47 μm跌落到3 μm，跌幅為93.6%。具體如圖1所示。

(a)自由端振動(dòng)

(b)振動(dòng)相位

再次啟動(dòng)，試轉(zhuǎn)2 h，自由端軸承振動(dòng)逐漸上升至104 μm，振動(dòng)速度增加到5.3 mm/s。同時(shí)電動(dòng)機(jī)上軸承溫度也逐漸上升。裝復(fù)聯(lián)軸器螺栓帶泵運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)泵端軸承振動(dòng)正常，自由端振幅達(dá)到380 μm，嚴(yán)重超標(biāo)，頻譜分析還是以工頻分量為主。

2.2 故障診斷

更換新轉(zhuǎn)子后的電動(dòng)機(jī)在試轉(zhuǎn)過(guò)程中其自由端軸承振動(dòng)(南北向)逐漸增大，并伴隨著溫度的逐漸升高。同時(shí)在電動(dòng)機(jī)斷電瞬間，振動(dòng)幅值同步大幅度下降的故障狀態(tài)依然存在。電動(dòng)機(jī)自由端軸承端溫度逐漸上升的現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)已排除潤(rùn)滑不良的因素，其溫度升高表明軸頸載荷異常，或支承軸承存在過(guò)大的反動(dòng)力；在電動(dòng)機(jī)斷電瞬間，振動(dòng)幅值大幅度降低也證明振動(dòng)超標(biāo)與電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)力有關(guān)，經(jīng)分析認(rèn)為造成電動(dòng)機(jī)自由端振動(dòng)異常的原因系電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)中心異常。

2.3 故障處理

對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行解體，測(cè)得轉(zhuǎn)子鐵芯比定子鐵芯長(zhǎng)11 mm。在上軸承在內(nèi)端蓋內(nèi)墊5 mm的墊片，使轉(zhuǎn)子向下(靠背輪側(cè))位移5 mm，使得轉(zhuǎn)子和定子鐵芯軸向中心點(diǎn)一致。在試車(chē)平臺(tái)試轉(zhuǎn)2 h，測(cè)得電動(dòng)機(jī)兩端軸承振幅均在7 μm以下，上軸承溫度在31 ℃左右。在泵座上單試電動(dòng)機(jī)2 h，電動(dòng)機(jī)兩端軸承振幅均在28 μm以下，振動(dòng)狀態(tài)非常好。連接電動(dòng)機(jī)與凝泵間對(duì)輪試重載，電動(dòng)機(jī)兩端軸承振幅在30 μm以下，自由端軸承溫度在34 ℃，均達(dá)到優(yōu)良水平。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于采用滾動(dòng)軸承的大型的立式電動(dòng)機(jī)振動(dòng)故障分析，一般需要考慮基礎(chǔ)強(qiáng)度，泵的影響及電動(dòng)機(jī)自身因素。采用逐個(gè)排除和試驗(yàn)的方式最終確定為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和磁場(chǎng)中心異常造成的，并采取針對(duì)措施。盡管此次電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的處理可能為個(gè)案，但也為今后該類(lèi)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的處理開(kāi)拓了思路，提供了經(jīng)驗(yàn)。

[1] 楊國(guó)安.電動(dòng)機(jī)故障診斷實(shí)用技術(shù)[M]北京：中國(guó)石化出版社，2012.

印度石油研究院開(kāi)發(fā)多種納米催化劑

印度石油研究院(CSIR-IIP)采用高效合成技術(shù)研發(fā)出幾種用于制備乙烯、環(huán)氧丙烷和苯酚的新型納米催化劑。

第一種納米催化劑是采用連續(xù)工藝、在常壓下將乙烷轉(zhuǎn)化成乙烯。

第二種納米催化劑用于通過(guò)丙烯選擇性氧化制取環(huán)氧丙烷，該工藝過(guò)程經(jīng)濟(jì)且環(huán)保。

第三種納米催化劑也采用了一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的綠色工藝過(guò)程，在空氣氣氛中將苯直接轉(zhuǎn)化成苯酚，其選擇性較高。

此外，該公司還開(kāi)發(fā)出一種在低溫下可將甲烷活化轉(zhuǎn)化的納米催化劑。這種新型催化劑可減少反應(yīng)步驟。

(李雅麗摘自PCN,2015-06-01)

Solvay在歐洲和亞洲投運(yùn)2套大型烷氧基化生產(chǎn)裝置

Solvay位于荷蘭Moerdijk和新加坡的2套大型烷氧基化生產(chǎn)裝置開(kāi)始投運(yùn)。下一步擬繼續(xù)提升Moerdijk地區(qū)的裝置產(chǎn)能，并使新加坡的裝置產(chǎn)能達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。據(jù)悉，這2套裝置均位于綜合石化項(xiàng)目?jī)?nèi)，通過(guò)專(zhuān)用管道獲得環(huán)氧乙烷。

最近，Solvay從ERCA Emery Surfactant BV收購(gòu)了一套新的大型、單管線輸送烷氧基化生產(chǎn)裝置，該裝置位于Moerdijk地區(qū)的綜合工業(yè)園內(nèi)。

(李雅麗摘自PCN,2015-06-15)

Diagnosis and Treatment of Motor Vibration Failurein Vertical Condensation Pump

Zhong Qing

(ThermoPowerDivision，SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.，Ltd.200540)

In view of the over-standard vibration of free end of vertical motor in condensate pump of 6#plant of Thermal Power Division of SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.，Ltd.，the causes were analyzed with factor exclusion analysis and experimental verification methods.Various measures were tried such as reinforcement of test basis，dynamic balancing of rotor，and replacing rotors，but all of them failed to solve the problem thoroughly.The failure was ultimately solved through adjustment of magnetic center of the motor，which thereby improved the safety of plant operation.

failure，diagnosis，vertical motor，dynamic balancing，magnetic center

2015-03-30。

鐘慶，男，1971年出生，2003年畢業(yè)于上海第二工業(yè)大學(xué)工商管理專(zhuān)業(yè)，工程師，主要從事汽輪機(jī)及轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的管理。

1674-1099 (2015)04-0051-03

TM621

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