高振奎

摘 要：文章針對(duì)華電龍口公司#5機(jī)凝結(jié)泵出現(xiàn)的電機(jī)水平振動(dòng)大故障，分析了振動(dòng)產(chǎn)生的原因、相對(duì)應(yīng)的措施、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、臨時(shí)處理方案直至最終問(wèn)題的解決。

關(guān)鍵詞：立式凝結(jié)泵；水平振動(dòng)；共振；破壞；改變

1 問(wèn)題的產(chǎn)生

華電龍口公司#5機(jī)組為N220型超高壓汽輪機(jī)組，配備兩臺(tái)16NL型凝結(jié)泵，一運(yùn)一備。在2013年5月一次設(shè)備定期切換后，#1凝結(jié)泵出現(xiàn)了電機(jī)水平振動(dòng)大的故障，經(jīng)多次檢查調(diào)整甚至更換電機(jī)，均未徹底解決，嚴(yán)重影響到機(jī)組安全運(yùn)行。

2 16NL型凝結(jié)泵介紹

如圖1所示，該泵是雙殼筒式立式離心泵。泵體采用上部推力軸承配合徑向軸瓦和下部橡膠瓦作為轉(zhuǎn)子支撐，電機(jī)轉(zhuǎn)子采用推力軸承；軸封采用外接密封水的浮環(huán)式密封。整泵座于混凝土基座上，修后保證泵體水平≤0.02mm/m。設(shè)計(jì)流量550m3/h，揚(yáng)程180m，介質(zhì)為凝結(jié)水，正常水溫32～43℃，6KV三相四極電機(jī)。

圖1

3 故障現(xiàn)象

#1凝結(jié)泵在切換運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)沿出入口方向（X向）水平振動(dòng)大，自電機(jī)與泵結(jié)合處向上至電機(jī)頂部，振動(dòng)逐漸增大，最大達(dá)225μm，而Y向水平振動(dòng)則不大（12～22μm），基礎(chǔ)臺(tái)板處更小，且振動(dòng)值隨負(fù)荷、水位、電機(jī)轉(zhuǎn)頻無(wú)規(guī)則變化。

4 造成水平振動(dòng)的主要因素及分析

在故障出現(xiàn)后，我們進(jìn)行了檢查試運(yùn)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際做了對(duì)應(yīng)的推理分析，如下：

（1）泵內(nèi)或入口管內(nèi)有空氣，空氣門(mén)開(kāi)度不夠。如果泵內(nèi)積聚空氣不能及時(shí)排出，泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)發(fā)生較為劇烈的振動(dòng)，有時(shí)伴隨較大的噪音，電流也會(huì)隨之?dāng)[動(dòng)?？紤]到是設(shè)備切換后產(chǎn)生的故障，首先檢查了空氣門(mén)和密封水門(mén)開(kāi)度，經(jīng)過(guò)多次調(diào)整與對(duì)比，振動(dòng)未見(jiàn)明顯降低。

（2）低水位、小流量運(yùn)行。凝結(jié)泵在工頻狀態(tài)下，低水位與小流量運(yùn)行時(shí)由于入口流量不穩(wěn)、不足或出口憋壓，泵會(huì)發(fā)生劇烈振動(dòng)和噪音，現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)，檢查出口門(mén)開(kāi)度無(wú)異常，聯(lián)系運(yùn)行人員提高凝汽器水位，振動(dòng)明顯減輕，但最大值仍>110μm。

（3）轉(zhuǎn)子不對(duì)中。立式凝結(jié)泵在大修后要校水平，確保轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中旋轉(zhuǎn)中心與重心盡量保持一致。并調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)子與泵轉(zhuǎn)子中心對(duì)中，確保凝結(jié)泵整個(gè)轉(zhuǎn)子軸系在運(yùn)行狀態(tài)下不因此產(chǎn)生扭曲、反扭及交變應(yīng)力，而造成相鄰部件的振動(dòng)。

（4）轉(zhuǎn)子不平衡，聯(lián)軸器及其連接螺栓缺陷。泵在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，因汽蝕以及自然磨損的原因，葉輪等部件會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量不均造成轉(zhuǎn)子不平衡，引發(fā)振動(dòng)。另外，聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓彈性圈在磨損后，也會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量不均，造成振動(dòng)。我們還對(duì)電機(jī)的風(fēng)葉是否會(huì)因積灰不均造成質(zhì)量不平衡進(jìn)行了檢查。

（5）軸承故障。最直接的表征就是發(fā)熱和振動(dòng)。我們對(duì)電機(jī)軸承進(jìn)行了的紅外圖分析，最高溫度49.3℃，最低48.5℃，在允許范圍內(nèi)，超聲檢查也無(wú)異常發(fā)現(xiàn)。

（6）支撐部件裂紋、基礎(chǔ)不牢。支撐部件裂紋，基礎(chǔ)松動(dòng)、軟腳，支撐系統(tǒng)的剛度發(fā)生變化，將會(huì)引發(fā)不可逆振動(dòng)。

5 檢修調(diào)整過(guò)程及采取的措施

（1）對(duì)空氣系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整發(fā)現(xiàn)改善不明顯后，又對(duì)調(diào)整了凝汽器水位，保持較高水位運(yùn)行，振動(dòng)值立即下降，振動(dòng)得到明顯改善，各部位均在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)（最大36μm），要求保持高水位運(yùn)行。

（2）通過(guò)高水位運(yùn)行的調(diào)整后，連續(xù)運(yùn)行一夜（約10小時(shí)）無(wú)異常，第二天上午9時(shí)凝結(jié)泵又開(kāi)始出現(xiàn)振動(dòng)，各種調(diào)整無(wú)效。

（3）停運(yùn)，檢查轉(zhuǎn)子對(duì)中無(wú)異常；更換聯(lián)軸器螺栓彈性圈，試運(yùn)振動(dòng)無(wú)改善?？赵囯姍C(jī)，振動(dòng)110μm，進(jìn)一步檢查電機(jī)軸承和電機(jī)風(fēng)葉無(wú)異常發(fā)現(xiàn)；將電機(jī)吊離后放于地面，空試振動(dòng)16μm，懷疑泵體水平出現(xiàn)問(wèn)題，復(fù)查水平在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，解體上導(dǎo)軸承及推力軸承部件，發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)軸承間隙超標(biāo)0.03mm，更換，復(fù)裝后保持較高水位試運(yùn)，振動(dòng)得到改善，但運(yùn)行2小時(shí)左右振動(dòng)數(shù)值上升，最大

175μm。

（4）繼續(xù)分析，切換凝結(jié)泵運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)工頻、變頻各工況進(jìn)行抄表記錄分析。得出：

a.工頻較高水位運(yùn)行振動(dòng)數(shù)值較小，額定轉(zhuǎn)速下，振動(dòng)不大，能控制在30μm以下，但機(jī)組負(fù)荷變化下運(yùn)行人員操作頻繁、調(diào)節(jié)困難，易發(fā)汽蝕現(xiàn)象，增加廠用電；

b.變頻運(yùn)行，初始振動(dòng)穩(wěn)定，隨轉(zhuǎn)速升高振動(dòng)逐漸增大，在1170-1330r/min時(shí)振動(dòng)數(shù)值明顯增大，最大可達(dá)198μm，轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高或降低則振動(dòng)值都下降。

（5）進(jìn)一步分析認(rèn)為：振動(dòng)是共振引起的。在變頻運(yùn)行狀態(tài)下，在1170-1330r/min時(shí)，整個(gè)支撐系統(tǒng)（基礎(chǔ)、泵、電機(jī)、管道等）的固有頻率與變頻運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)頻相同或成倍數(shù)關(guān)系，引發(fā)共振，因泵X向支撐剛度較弱，Y向支撐剛度強(qiáng)，于是造成了電機(jī)X向振動(dòng)大、Y向振動(dòng)較小的現(xiàn)象。

（6）制定對(duì)策：破壞及改變共振區(qū)。

6 采取的措施

通過(guò)最后的試驗(yàn)及分析，我們做出以下調(diào)整：

（1）調(diào)整好空氣門(mén)開(kāi)度，并保持凝汽器較高水位運(yùn)行；

（2）對(duì)出入口管道進(jìn)行外力加固，對(duì)電機(jī)上部沿X向進(jìn)行支撐；改變整個(gè)支撐系統(tǒng)的固有頻率，使其與變頻經(jīng)常運(yùn)行工況下的轉(zhuǎn)頻錯(cuò)開(kāi)，以消除共振。

經(jīng)過(guò)以上處理后，在多點(diǎn)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，振動(dòng)沒(méi)有了“共振”特征，振動(dòng)數(shù)值在各種負(fù)荷下均小于50μm，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

7 結(jié)束語(yǔ)

采取上述措施后，凝結(jié)泵一直運(yùn)行穩(wěn)定，但考慮到不是正常的運(yùn)行狀態(tài)，在10月份的小修中，我們將凝結(jié)泵進(jìn)行了解體大修，發(fā)現(xiàn)首級(jí)葉輪、導(dǎo)葉等部件汽蝕、磨損嚴(yán)重，更換磨損和間隙超標(biāo)的部件后，又對(duì)凝結(jié)泵基礎(chǔ)進(jìn)行了重新加固，對(duì)各管路進(jìn)行了檢查，消除了管道應(yīng)力，開(kāi)機(jī)后至今運(yùn)行正常，徹底解決了存在的問(wèn)題，確保了機(jī)組的安全運(yùn)行。