李銳波
(深圳市廣前電力有限公司,廣州 深圳 518000)
我廠裝機容量為3臺390MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組,凝結(jié)水泵為沈陽工業(yè)水泵廠生產(chǎn),型號:81N-277,驅(qū)動電機為湘潭電機廠生產(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的正常運行與機組的安全運行息息相關(guān),輔機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、分析和處理進行介紹,希望對今后類似的缺陷處理有一定的幫助。
2.1 #1機組A、B凝結(jié)水泵
2.1.1 振動監(jiān)測
2006年7月5日#1機組兩臺凝結(jié)水泵開始帶負荷試運轉(zhuǎn),測量電機上端部水平位置最大振動值為230um,為了分清電機與泵對振動的影響,對#1機組兩臺凝結(jié)水泵進行拆開連軸器,電機單獨空載運行,測得電機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、電機的本體質(zhì)量情況等方面著手。檢查過程如下:
2.1.3 電機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,否則可能造成電機在熱態(tài)時振動值增大。檢查電機與水泵的連軸器之間有1mm空隙,大于計算值電機伸縮量0.8mm,電機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行電機空載運行,發(fā)現(xiàn)電機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,振幅未見明顯減少,伴隨轉(zhuǎn)速慢慢降下來。根據(jù)湘潭電機廠的出廠試驗報告,電機出廠時的振動測試值為21um,可暫時排除電機方面。
2.1.7 電機空載運行時,由湘潭電機廠技術(shù)人員在現(xiàn)場對電機運行做相位、頻譜試驗作進一步分析,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)不在電機本體上。
2.1.8 電機空載運行時,通過在電機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械強度和改變基礎(chǔ)臺板的受力方向,如圖1所示位置,電機振動大幅減小至79um,而在對面?zhèn)燃忧Ы镯攨s使電機振動值增大。將電機底座與泵支撐法蘭連接處的固定連接螺母逐步松開,電機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)間進行加固強化,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,重新啟動電機運行,電機振幅值由110um降為48um。為進一步證實振動起因與電機本體關(guān)系,重新慢慢松開電機底座與泵支撐法蘭之間的緊固螺母,電機上端水平位置振動幅值下降為28um(與電機出廠報告中的數(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
3.1 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)水泵電機作空載及校中心帶負荷試驗,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支撐剛度,很好的解決了振動問題,同時為#2、#3機組凝結(jié)水泵組的安裝提供了參考。
2007年6月,發(fā)現(xiàn)#2機B凝結(jié)水泵電機振動異常,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的振動情況進行監(jiān)測和分析。通過推力瓦承受電機轉(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)測該電機上端振動的變化。
經(jīng)了解該電動機以前就曾因振動問題返廠修理過,當時廠家空載試運轉(zhuǎn)時振動情況良好,但運抵現(xiàn)場安裝好進行負載時轉(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??紤]到立式電動機離地越高振動越大,上端軸承最容易受到振動影響,停機檢查,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。
湘潭電機廠技術(shù)人員用最新電動機測振設(shè)備——恩泰克數(shù)據(jù)采集器在負載運行的狀態(tài)下對該電動機振動數(shù)據(jù)進行采集和頻譜分析。(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,此特征表明電動機可能發(fā)生如下故障:a、轉(zhuǎn)子不平衡,b、轉(zhuǎn)軸彎曲,c、機座松動。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)軸彎曲是電動機振動偏大的主要原因。
根據(jù)診斷結(jié)果,對該泵電機進行解體檢查處理,在轉(zhuǎn)子校動平衡之前,為確認轉(zhuǎn)軸是否彎曲,先校驗上端軸承位的同心度。
圖3 電動機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,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,重校轉(zhuǎn)子動平衡。轉(zhuǎn)子動平衡校驗前后進行了兩次,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,再次測該電機空、負載試轉(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。
立式凝結(jié)水泵組振動值超標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)各方嚴格按照國家有關(guān)規(guī)定,提高設(shè)計質(zhì)量、嚴要求、高標準、精施工,把好泵、電機的設(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]沈標正.電機故障診斷技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997年.
[3]湘潭電機股份有限公司.三相立式異步電動機使用說明書[S].2003年.