匡 正，黃春華，張 嘯

（1. 江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 江都 225200；2. 江蘇省太湖地區(qū)水利工程管理處，江蘇 蘇州 215000）

一起大型立式異步電動(dòng)機(jī)下導(dǎo)擺度值異常的處理

匡 正1，黃春華1，張 嘯2

（1. 江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 江都 225200；2. 江蘇省太湖地區(qū)水利工程管理處，江蘇 蘇州 215000）

本文結(jié)合某大型火力發(fā)電廠循環(huán)水泵機(jī)組檢修時(shí)電機(jī)下導(dǎo)擺度值異常偏大的情況，分析了引起該電機(jī)下導(dǎo)擺度值異常的原因，并介紹了處理方案及處理時(shí)的注意事項(xiàng)，為類似工程運(yùn)用中的技術(shù)人員提供參考。

異步電動(dòng)機(jī)；下導(dǎo)；擺度；處理

0 前言

某大型火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)由 88LKXA-19.1型立式斜流泵及附屬出水管道組成，配備電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YKSL2700—10/2160—1W型立式高壓異步電動(dòng)機(jī)。該機(jī)組的特點(diǎn)是水泵為整體懸掛式，在泵外筒體不拆卸的情況下，轉(zhuǎn)子可單獨(dú)抽出泵體外進(jìn)行檢修，電動(dòng)機(jī)與泵直聯(lián)，泵吸入口垂直向下，吐出口水平布置并在泵基礎(chǔ)層之下。異步電動(dòng)機(jī)上機(jī)架及油缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)與一般電機(jī)相同，下導(dǎo)為向心滾柱軸承，軸承外圈安裝在電機(jī)下端蓋軸窩內(nèi)，內(nèi)圈固定在電機(jī)軸上，軸承雙邊間隙一般在0.18mm～0.22mm之間，整個(gè)電機(jī)及底座固定在一塊方形基礎(chǔ)板上。該水泵機(jī)組揚(yáng)程高，流量大，為電廠的重要運(yùn)行設(shè)備。

1 故障機(jī)組解體分析及安裝調(diào)整

循環(huán)水系統(tǒng)中的2號(hào)機(jī)組自安裝運(yùn)行以來(lái)，一直振動(dòng)偏大，電機(jī)支架處水平振動(dòng)在 0.03mm左右，電機(jī)頭部水平振動(dòng)在0.15mm左右，經(jīng)過(guò)多次解體檢修，效果均不明顯。嚴(yán)重地制約了電廠主機(jī)組的安全運(yùn)行，經(jīng)常迫不得已作為備機(jī)使用。2013年9月2日，廠方?jīng)Q定委托我單位進(jìn)行解體大修，以查明振動(dòng)原因，解決機(jī)組長(zhǎng)期振動(dòng)較大的工程隱患。

我單位于9月5日開始機(jī)組大修工作，解體機(jī)組后發(fā)現(xiàn)，電機(jī)下導(dǎo)向心軸承處存在明顯磨損，軸承滾珠磨損嚴(yán)重，軸承窩偏磨嚴(yán)重，并有明顯磨損受熱痕跡，電機(jī)軸上的軸承外圈也已磨損嚴(yán)重。電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、上機(jī)架等處未發(fā)現(xiàn)異常。水泵部分除填料函、軸承處出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象，其他部件均未發(fā)現(xiàn)異常情況。

對(duì)機(jī)組拆卸零部件進(jìn)行仔細(xì)清理檢查后，回裝機(jī)組開始進(jìn)行測(cè)量調(diào)整工作。鑒于電機(jī)向心軸承處磨損嚴(yán)重，進(jìn)過(guò)研究討論，在機(jī)組固定同心部分調(diào)整結(jié)束后，隨即進(jìn)行單電機(jī)的軸線擺度測(cè)量，以檢測(cè)電機(jī)在不帶水泵泵軸的情況下，單電機(jī)部分的軸線擺度情況。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 電機(jī)轉(zhuǎn)子下導(dǎo)擺度值 單位：mm

通過(guò)上面的測(cè)量數(shù)值我們可以看出，電機(jī)的下導(dǎo)擺度數(shù)值存在明顯異常，最大擺度點(diǎn)在4點(diǎn)，達(dá)到了2.455mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常的合理數(shù)值，同時(shí)上導(dǎo)數(shù)值也偏大，達(dá)到0.04mm。正常機(jī)組的推力頭的上導(dǎo)數(shù)值安裝好是固定不變的，正常數(shù)值在 0.01mm左右，下導(dǎo)擺度數(shù)值調(diào)整前由于受各方面的影響，數(shù)值也在0.30mm以內(nèi)比較正常。

2號(hào)機(jī)組下導(dǎo)擺度數(shù)值達(dá)到 2.455mm，那么在電機(jī)下導(dǎo)向心軸承窩與電機(jī)定子同心度保持一致的時(shí)候，裝入轉(zhuǎn)子后，由于下導(dǎo)擺度值偏大，在軸承窩內(nèi)，轉(zhuǎn)子軸上的軸承內(nèi)圈與軸承窩的四周間隙存在很大偏差，而向心滾珠軸承的雙邊間隙只有0.18mm-0.22mm，在這種情況下，電機(jī)下導(dǎo)軸承是無(wú)法裝上去的。經(jīng)過(guò)上次檢修人員反映，在回裝時(shí)發(fā)現(xiàn)向心軸承裝不上，于是采取將軸承窩移位的方法裝上了軸承，這就必然造成電機(jī)下導(dǎo)軸承窩與電機(jī)定子、上油缸等固定部件處于不同心的狀態(tài)，加之機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分軸線擺度明顯偏大，這也就是 2號(hào)電機(jī)向心軸承處磨損嚴(yán)重，振動(dòng)明顯偏大的原因所在。

為了找出2號(hào)機(jī)組電機(jī)部分軸線擺度偏大的具體原因，將推力頭重新拔出，并測(cè)量鏡板的不平度及檢查剛性環(huán)氧布板絕緣墊的不平度，其中絕緣墊的不平度在 0.02mm以內(nèi)，組裝后的鏡板不平度最大為0.03mm，其他未發(fā)現(xiàn)異常。根據(jù)以往檢修經(jīng)驗(yàn)推斷，此臺(tái)機(jī)組的轉(zhuǎn)子軸可能存在彎曲，于是將電機(jī)轉(zhuǎn)子吊至測(cè)量平臺(tái)，以檢測(cè)轉(zhuǎn)子的彎曲度。

為了綜合檢測(cè)這臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的彎曲程度，此次將推力頭裝配后一并進(jìn)行檢測(cè)。在大型臥式車床上，將推力頭上導(dǎo)部分與車床轉(zhuǎn)動(dòng)部分調(diào)至同心后，再將電機(jī)轉(zhuǎn)子末端也和車床轉(zhuǎn)動(dòng)部分調(diào)至同心，人力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子軸向各個(gè)方位上架表監(jiān)視，以確定轉(zhuǎn)子彎曲的方位。最終確定轉(zhuǎn)子磁極上方彎曲度最大。此處也是轉(zhuǎn)子橫放時(shí)隔木方的地方，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)時(shí)間橫放而不定期翻身很容易造成轉(zhuǎn)子軸的彎曲，據(jù)當(dāng)時(shí)安裝單位回憶，2號(hào)機(jī)組為最后一臺(tái)安裝，轉(zhuǎn)子在倉(cāng)庫(kù)也一直處于橫放狀態(tài)，這就極易引起轉(zhuǎn)子的彎曲，經(jīng)過(guò)測(cè)量，最大數(shù)值在 0.35mm左右，這說(shuō)明轉(zhuǎn)子軸存在一定的彎曲，但是這并不足以引起下導(dǎo)2.455mm的擺度數(shù)值的存在，此時(shí)再檢測(cè)推力頭鏡板的端面跳動(dòng)數(shù)值，具體數(shù)值如表2所示。

表2 推力頭鏡板測(cè)量數(shù)值 單位：mm

從表2中可以看出，鏡板端面的相對(duì)最大跳動(dòng)值達(dá)到0.20mm，這說(shuō)明推力頭的鏡板與機(jī)組軸線并不完全垂直，鏡板存在一定的傾斜，這也是導(dǎo)致電機(jī)下導(dǎo)擺度數(shù)值偏大的原因之一。

為了查明鏡板傾斜原因，將推力頭拔出，放置于立式車床上進(jìn)行形位公差的復(fù)核。在將推力頭鏡板調(diào)至水平狀態(tài)時(shí)，測(cè)量推力頭內(nèi)孔的垂直度，發(fā)現(xiàn)推力頭的內(nèi)孔存在一定的傾斜，這也就導(dǎo)致了壓入推力頭后，鏡板受力處于水平狀態(tài)時(shí)，整個(gè)推力頭處于傾斜狀態(tài)，導(dǎo)致上導(dǎo)數(shù)值偏大；轉(zhuǎn)子軸傾斜，反映到下導(dǎo)的擺度數(shù)值偏大。

自此，2號(hào)機(jī)組的下導(dǎo)擺度偏大的原因已查明，一是轉(zhuǎn)子軸在磁極上方擱至處存在一定的彎曲，二是由于推力頭加工精度的誤差，導(dǎo)致內(nèi)孔傾斜，裝配后，鏡板置于推力軸承上，處于水平狀態(tài)引起轉(zhuǎn)子下導(dǎo)產(chǎn)生擺度。

2 故障機(jī)組下導(dǎo)擺度偏大處理方案

為消除轉(zhuǎn)子下導(dǎo)的擺度值，經(jīng)過(guò)研究，決定分兩步進(jìn)行處理，先處理推力頭，再處理轉(zhuǎn)子軸的彎曲。

2.1 推力頭處理

在詢問(wèn)廠家確定沒(méi)有推力頭備品的情況下立即將推力頭進(jìn)行加工，保證推力頭內(nèi)孔處于鉛直狀態(tài)下，確定鏡板的切削方位及切削量，對(duì)鏡板進(jìn)行切削，以保證鏡板與推力頭內(nèi)孔保持垂直。鏡板切削完畢后，再將推力頭上導(dǎo)軸頸處切削，保證軸頸處與內(nèi)孔同軸度良好，與鏡板處于垂直位置。

處理完畢后，進(jìn)行電機(jī)的組裝，再次進(jìn)行下導(dǎo)擺度的測(cè)量，通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)下導(dǎo)擺度數(shù)值最大點(diǎn)依然在 4點(diǎn)，但是數(shù)值已大幅度縮小，具體數(shù)值為0.45mm。在確定推力頭鏡板與機(jī)組軸線處于垂直的狀態(tài)下，下導(dǎo)的擺度數(shù)值基本可以斷定是由轉(zhuǎn)子軸彎曲引起的。

2.2 轉(zhuǎn)子軸彎曲處理

由于現(xiàn)場(chǎng)工期較短，將轉(zhuǎn)子抽出送至電機(jī)修理廠返修工期趕不上，所以決定在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工矯正，人工矯正主要是采取火焰矯正法和小錘錘擊法。其矯正原理是根據(jù)金屬熱脹冷縮的物理性能，當(dāng)鋼材受熱時(shí)將會(huì)按1.2×10－5℃的線膨脹率向各個(gè)方向伸長(zhǎng)，當(dāng)冷卻到原來(lái)溫度時(shí)，除收縮到未加熱時(shí)的長(zhǎng)度外，鋼材還將會(huì)繼續(xù)按 1.48×10－6℃的收縮率繼續(xù)收縮一部分，于是導(dǎo)致收縮后的長(zhǎng)度比加熱前有所縮短。因此，通過(guò)對(duì)變形的凸面處適當(dāng)位置進(jìn)行火焰加熱升溫，利用冷卻時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部強(qiáng)大的冷縮應(yīng)力，促使材料的內(nèi)部纖維受拉伸塑性收縮，從而矯正變形。實(shí)際具體操作中在鋼材完全冷卻后，再用小錘錘擊熱加工面，以完全消除鋼材的內(nèi)應(yīng)力，使得數(shù)據(jù)更加真實(shí)。

具體操作方法為：先將轉(zhuǎn)子盤車至合適位置，將擺度點(diǎn)的對(duì)面方向上需處理的方位用色筆標(biāo)識(shí)好，在轉(zhuǎn)子軸下口擺度值最大點(diǎn)架設(shè)的位置架百分表監(jiān)視，所選用的火焰加熱裝置一般為氧氣乙炔烘槍，選用口徑大的烘槍，噴射火焰強(qiáng)，這樣穿透力好，矯正效果較好。開始操作時(shí)，火焰調(diào)好即開始矯正，百分表處監(jiān)視開始報(bào)數(shù)，一般在表上讀數(shù)達(dá)到 4.00mm時(shí)關(guān)閉火焰，立即用高壓氧氣或者壓縮空氣進(jìn)行急冷，然后觀察冷卻效果，通常在2h后冷卻完全，然后用小錘輕擊200下左右，再進(jìn)行盤車進(jìn)行擺度測(cè)量，然后根據(jù)擺度值和方位再次進(jìn)行處理。具體處理方法如圖1所示。

圖1 火焰熱校示意圖

（3）加熱區(qū)域面積一般為直徑2cm左右的圓圈，加熱區(qū)過(guò)大則會(huì)造成冷縮后變形幅度過(guò)大，矯正了原變形后還會(huì)產(chǎn)生負(fù)變形；過(guò)小又會(huì)導(dǎo)致收縮幅度不夠而達(dá)不到矯正目的，降低工作效率。

（4）熱處理后不能用冷水冷卻，因冷水冷卻導(dǎo)致鋼材內(nèi)部溫差過(guò)大而容易產(chǎn)生裂紋，并且電機(jī)定轉(zhuǎn)子也不允許直接用水澆淋。

（5）處理效果越到最后越差，當(dāng)接近合格標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須等加工面完全冷卻后再用小錘錘擊，小錘錘擊時(shí)力度不宜過(guò)大，一般雙手拿錘交替錘擊，小錘錘擊時(shí)要有足夠的耐心，一般單手錘擊200下為宜。

（6）在進(jìn)行熱處理前，必須將轉(zhuǎn)子位置調(diào)整合適，使得熱膨脹方向上定轉(zhuǎn)子之間的空氣間隙留有足夠余量，防止空氣間隙小使得定轉(zhuǎn)子相碰，損傷定轉(zhuǎn)子。

經(jīng)過(guò)處理后，使得轉(zhuǎn)子下導(dǎo)擺度數(shù)值達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組整體調(diào)整安裝完畢后，進(jìn)行試運(yùn)行，振動(dòng)明顯下降，電機(jī)支架處水平振動(dòng)在 0.01mm左右，電機(jī)頭部水平振動(dòng)在 0.05mm左右。機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)良好，有力地保證了主發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般這樣處理一次，在處理方位至轉(zhuǎn)子下導(dǎo)部分長(zhǎng)度為 3m左右的情況下基本能使擺度數(shù)值縮小 0.20mm左右。經(jīng)過(guò)多次反復(fù)處理后，最終使電機(jī)下導(dǎo)擺度值在0.06mm的合格標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的多次試驗(yàn)，火焰加熱校正需注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)：

（1）在矯正過(guò)程中加熱溫度宜700℃和800℃之間，不應(yīng)超達(dá)900℃，并且加熱應(yīng)均勻，使得鋼材表面燒紅，不得有過(guò)熱、過(guò)燒現(xiàn)象，更不能使鋼材表面有燒熔現(xiàn)象。

（2）同一加熱點(diǎn)的加熱次數(shù)不宜超過(guò) 2次。在處理區(qū)域，應(yīng)沿上下直線畫出若干小圓圈，這次加熱結(jié)束后，下次處理時(shí)換個(gè)圓圈繼續(xù)處理，這樣才能保證既可以達(dá)到矯正目的又不會(huì)使鋼材進(jìn)入應(yīng)力硬化狀態(tài)而導(dǎo)致鋼材的承載力降低。

引起電機(jī)下導(dǎo)擺度值偏大的原因很多，當(dāng)擺度值在合理范圍內(nèi)按常規(guī)檢修方案進(jìn)行檢查處理，當(dāng)擺度值異常，明顯偏大時(shí)就必須仔細(xì)檢查，認(rèn)真分析，在排除推力頭與鏡板間的絕緣墊出現(xiàn)異常后，必須及時(shí)校驗(yàn)推力頭的形位公差并校驗(yàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的彎曲度，綜合分析來(lái)確定處理方案。轉(zhuǎn)子軸彎曲較大時(shí)則最好進(jìn)行返廠處理。

[1] 于志忠. 大型立式機(jī)組軸線最大擺度及方位分析[J]. 大電機(jī)技術(shù), 1998, (06).

[2] 奉小桃. 淺議火焰矯正法[J]. 企業(yè)技術(shù)開發(fā), 2002,(04).

[3] 張強(qiáng). 火焰矯正在設(shè)備維修中的應(yīng)用[J]. 設(shè)備管理與維修, 2006, (09).

[4] SD204—86, 泵站技術(shù)規(guī)范(安裝分冊(cè))[S].

審稿人：呂桂萍

Swing Value Exception Handling Guide with Large Vertical Motors

KUANG Zheng1, HUANG Chunhua1, ZHANG Xiao2
(1 Jiangdu Pump Station of Jiangsu Province, Jiangdu 225200, China;2 Taihu Pump Station of Jiangsu Province, Suzhou 215000, China)

In this paper, combined with the maintenance of a large thermal power plant circulating water pump unit motor guide swing value of abnormal situation, analysis of the swing value abnormality induced by the motor, and introduced the treatment program and treatment, and provide reference for similar engineering application technology of member.

asynchronous motor; lower guide; swing; handle

TM32

A

1000-3983(2014)03-0032-03

2013-12-06

匡正（1980-），2002年6月畢業(yè)于南通大學(xué)自動(dòng)化系電氣技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)從事大型泵站技術(shù)管理工作，工程師。