張海濤，?！?qiáng)，薛永鋒，宋大勇

(國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院, 江蘇　南京　210046)

1　設(shè)備故障情況

某220 MW火電機(jī)組配備3臺(tái)額定容量為50%的電動(dòng)給水泵，正常運(yùn)行時(shí)2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。給水泵電機(jī)由沈陽(yáng)電機(jī)廠有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為YK3200-2/1180，額定功率為3 200 kW，額定電壓為6 kV，額定電流為360 A，轉(zhuǎn)速為2 987 r/min。給水泵采用臥式布置，其中1臺(tái)給水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)端垂直方向振動(dòng)最高達(dá)98 μm，水平振動(dòng)為60 μm，軸向振動(dòng)為75 μm；電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端垂直振動(dòng)最高達(dá)70 μm，水平方向振動(dòng)為50 μm，軸向振動(dòng)為46 μm，超出振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，影響設(shè)備安全運(yùn)行，給安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。

2　測(cè)量?jī)x器與測(cè)點(diǎn)布置

振動(dòng)測(cè)試采用南京東振測(cè)控技術(shù)有限公司生產(chǎn)的EVM-202動(dòng)平衡振動(dòng)分析儀。給水泵振動(dòng)探頭采用磁電式速度傳感器，靈敏度為19.7 mV/mm，共有2個(gè)振動(dòng)探頭，其中給水泵電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端垂直方向布置1個(gè)探頭，給水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)端垂直方向布置1個(gè)探頭。鍵相傳感器采用光電傳感器，與瓦振探頭布置在1條直線上，振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。

圖1　電動(dòng)給水泵振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置

3　振動(dòng)分析與平衡

在布置完電動(dòng)給水泵振動(dòng)測(cè)點(diǎn)與鍵相傳感器后，啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，測(cè)得給水泵電機(jī)原始振動(dòng)值見(jiàn)表1，表1中為3組不同時(shí)刻測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算時(shí)取數(shù)據(jù)的平均值。

表1　給水泵電機(jī)平衡前振動(dòng)值(p-p)

由表1數(shù)據(jù)可看出，給水泵電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端與驅(qū)動(dòng)端電機(jī)振動(dòng)1X分量占通頻幅值主要成分，振動(dòng)信號(hào)隨轉(zhuǎn)速變化明顯，在固定轉(zhuǎn)速下工頻振動(dòng)的幅值和相位都較穩(wěn)定，因此可判定為典型的不平衡故障，應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡予以消除。

給水泵電機(jī)轉(zhuǎn)子的現(xiàn)場(chǎng)平衡可以采用影響系數(shù)法進(jìn)行平衡加重，首先在不加重情況下啟動(dòng)給水泵電機(jī)到額定轉(zhuǎn)速，測(cè)量各軸承的工頻振動(dòng)值(振幅和相位)。停機(jī)分析振動(dòng)后選定加重平面，添加試重后啟動(dòng)給水泵電機(jī)，測(cè)量各軸承振動(dòng)值。計(jì)算選定平面的影響系數(shù)，進(jìn)行動(dòng)平衡計(jì)算，按照計(jì)算結(jié)果添加校正配重量，如果選定平面無(wú)效，則需要重新選擇加重平面，并重新選擇加重量。添加校正配重后，啟動(dòng)機(jī)組，測(cè)量振動(dòng)，如果各軸承振動(dòng)值降低到合格范圍，則動(dòng)平衡工作結(jié)束，否則還需再次進(jìn)行調(diào)整[1-4]。

給水泵非驅(qū)動(dòng)端與驅(qū)動(dòng)端的影響系數(shù)分別為

(1)

(2)

由此，電動(dòng)給水泵的平衡方程為

(3)

(4)

由式(3)、(4)可以看出，單平面平衡給水泵電機(jī)，一般很難同時(shí)滿足，進(jìn)一步得：

(5)

(6)

(7)

對(duì)式(7)展開(kāi)有：

(8)

對(duì)式(8)求導(dǎo)有：

(9)

(10)

第1次加重采用試加重，加重120 g∠273°。啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，測(cè)量振動(dòng)值見(jiàn)表2，表2中為3組不同時(shí)刻測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算時(shí)取數(shù)據(jù)的平均值。

表2　給水泵電機(jī)加重120 g振動(dòng)值(p-p)

由表2可以看出，在加重120 g后，給水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)數(shù)值明顯減小，振動(dòng)出現(xiàn)明顯響應(yīng)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化，在加重120 g基礎(chǔ)上，繼續(xù)加重55 g∠229°，再次啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，測(cè)得振動(dòng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，表3中為3組不同時(shí)刻測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)，計(jì)算時(shí)取其平均值。

表3　給水泵電機(jī)繼續(xù)加重55 g振動(dòng)值(p-p)

由表3可以看出，給水泵經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡后，電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端與驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

本次動(dòng)平衡通過(guò)在軸上貼反光帶作為相位基準(zhǔn)，由于反光帶無(wú)法永久保存，對(duì)同一臺(tái)設(shè)備來(lái)說(shuō)，在保持振動(dòng)傳感器位置與鍵相傳感器位置不變的前提下，加重角度以反光帶為零點(diǎn)，如果兩次測(cè)量反光帶的角度不同，前一次的影響系數(shù)也可以直接使用，這是因?yàn)橛绊懴禂?shù)的相位取決于振動(dòng)相位和試加質(zhì)量的角度，反光帶的角度不同，會(huì)使振動(dòng)相位發(fā)生變化，但也使試加質(zhì)量角度發(fā)生變化。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采用手持式振動(dòng)儀測(cè)試，給水泵在不同負(fù)荷條件下，振動(dòng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡后，給水泵振動(dòng)數(shù)值得到改善，動(dòng)平衡取得了良好效果。

表4　不同負(fù)荷下給水泵電機(jī)振動(dòng)值(p-p)

4　結(jié)論

a. 某電廠給水泵電機(jī)振動(dòng)故障原因?yàn)檗D(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。

b. 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端垂直方向振動(dòng)由98 μm降至28 μm，水平方向振動(dòng)由60 μm降至22 μm，軸向振動(dòng)由75 μm降至30 μm；電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端垂直方向振動(dòng)由70 μm降至45 μm，水平方向振動(dòng)由50 μm降至42 μm，軸向振動(dòng)由46 μm降至20 μm，取得了良好效果。

c. 對(duì)于電機(jī)等轉(zhuǎn)子，影響系數(shù)法可以較好地解決動(dòng)平衡問(wèn)題。

d. 對(duì)于同一臺(tái)設(shè)備來(lái)說(shuō)，在保持振動(dòng)傳感器位置與鍵相傳感器位置不變的前提下，對(duì)于采用反光帶確定相位的轉(zhuǎn)子，在以后的平衡工作中，可以直接采用之前的影響系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

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