張 蛟

(佳木斯電機股份有限公司，黑龍江 佳木斯 154002)

核電站用6.6 kV立式電機振動因子研究

張 蛟

(佳木斯電機股份有限公司，黑龍江 佳木斯 154002)

通過對典型電機振動因子的詳細研究，從設(shè)計與結(jié)構(gòu)、制造、裝配、安裝、調(diào)試、運行階段分析核電站用6.6 kV電動機振動問題原因，以期為預(yù)防電機振動問題的產(chǎn)生、加快問題處理進程、保障核電設(shè)備產(chǎn)品安全及可靠運行提供有力支撐。

核電站；6.6 kV立式電機；振動因子

1 核用典型立式電機振動問題處理

陽江1號機組安注泵、噴淋泵用電機共四臺試驗情況：2010年佳電與沈鼓簽訂了陽江項目1、2號機組安注泵、噴淋泵用電機的訂貨合同，合同號：09015；電機型號：HYLKS400-4；功率：355 kW/500 kW；電壓6.6 kV。佳電：四臺電機分別1.8 mm/s、1.3 mm/s、1.3 mm/s、1.2 mm/s；沈鼓：四臺電機分別1.8 mm/s、1.5 mm/s、1.7 mm/s、2.3 mm/s；陽江現(xiàn)場：振動超標，最高達11.5 mm/s。

處理流程：采取機座增加加強筋的措施。改進后電機試驗情況：佳電的四臺電機分別1.6 mm/s、2.0 mm/s、1.0 mm/s、0.8 mm/s。沈鼓的四臺電機分別1.9 mm/s、1.8 mm/s、1.2 mm/s、0.8 mm/s。陽江現(xiàn)場則空載振動超標，負載振動3臺合格，1臺振動3.9 mm/s。由于電機在陽江現(xiàn)場振動依然超標，佳電根據(jù)現(xiàn)場底板制作了模擬試驗工裝，并進行了支撐系統(tǒng)固有頻率測試。繼續(xù)提高電機強度，加強法蘭端蓋、法蘭端蓋與機座一體設(shè)計，增大定轉(zhuǎn)子氣隙、更改軸伸端軸承，接口法蘭止口φ1000改為φ900。

進行頻譜測試不同結(jié)構(gòu)頻譜測試數(shù)據(jù)在相同支撐條件下基本相當。而通過頻譜采集可知，電機與佳電模擬支撐工裝系統(tǒng)頻率為工頻52 Hz(軸頻26 Hz)，即接近電機軸頻25 Hz。

2 核用典型立式電機振動問題原因分析

2.1 預(yù)緊力問題

根據(jù)陽江現(xiàn)場對電機法蘭端蓋與支撐底板增大擰緊力矩值對振動變化的現(xiàn)象，可知螺栓擰緊力對電機振動的影響。安裝運行維護手冊對陽江現(xiàn)場安注、噴淋泵電機安裝法蘭M27螺栓要求擰緊力矩80 N.m(已改為500 N.m)，基礎(chǔ)底架與基礎(chǔ)底板安裝處M45螺栓要求擰緊力矩256 N.m(已改為616 N.m)。

2.2 系統(tǒng)共振

第一，根據(jù)電機在佳電不同試驗工裝頻譜測試及在陽江現(xiàn)場頻譜測試，同時對陽江現(xiàn)場基礎(chǔ)底板振動數(shù)據(jù)，依據(jù)GB 10068-2008《軸中心高為56 mm及以上電機的機械振動、振動的測量、評定及限值》規(guī)定，可以確定系統(tǒng)存在共振。第二，機理分析。電機在鐵地上進行了不同電源頻率的測試，電源頻率范圍：25 Hz～58 Hz(轉(zhuǎn)軸頻率為12.5 Hz～29 Hz)，因該頻率段電機振動值未出現(xiàn)峰值，可以確定電機固有頻率>29 Hz，根據(jù)電機抗震分析報告可知電機固有頻率≥33 Hz。

圖1 工作頻率-振動烈度曲線Fig.1 Operating frequency-vibration intensity curve

將電機安裝在試驗工裝支撐系統(tǒng)進行頻譜測試，振動峰值出現(xiàn)在電壓頻率52 Hz(轉(zhuǎn)軸頻率為26 Hz)，接近電機轉(zhuǎn)軸工作頻率25 Hz。

圖2 工作頻率-振動烈度曲線Fig.2 Operating frequency-vibration intensity curve

電機軸伸端分別采用圓柱滾子軸承和深溝球軸承頻譜測試，電機工作頻率25 Hz時，采用圓柱滾子軸承比采用深溝球軸承振動值大。

圖3 工作頻率-振動烈度曲線Fig.3 Operating frequency-vibration intensity curve

電機支撐止口尺寸由φ1000改為φ880，進行頻譜測試，系統(tǒng)共振頻率為22 Hz，遠離電機軸頻25 Hz。

3 核用典型立式電機振動問題的改進方案

3.1 改進方案

將電機定、轉(zhuǎn)子氣隙值由1.8 mm改為2.3 mm；將電機軸伸端軸承NU224改為6224；電機接口法蘭止口尺寸由φ1000調(diào)整為φ880；將電機法蘭與基礎(chǔ)安裝底板螺栓預(yù)緊力進行更改。

3.2 分析和試驗驗證

改為深溝球軸承后進行計算，可知使用壽命大于10萬h，滿足技術(shù)規(guī)格書要求；電機結(jié)構(gòu)調(diào)整后重新進行抗震分析計算，可知其結(jié)果滿足規(guī)范要求；對電機進行更改后，進行各項試驗項目，其滿足電機試驗大綱要求；電機頻譜測試。改進后電機安裝在基礎(chǔ)底架與基礎(chǔ)底板上，進行頻譜測試，系統(tǒng)特征頻率22 Hz，如圖4所示；電機帶泵試驗。在沈鼓進行泵機組試驗，試驗結(jié)果合格。

圖4 更改止口后頻譜測試數(shù)據(jù)Fig.4 Post-end spectrum test data after the change

3.3 驗證結(jié)論

通過增大氣隙、更換伸端軸承，有利于減小電機擾力和軸承噪聲；通過縮小接口法蘭尺寸，減小了電機支撐系統(tǒng)頻率，使其避開了轉(zhuǎn)子工作頻率，避免了共振現(xiàn)象發(fā)生。試驗結(jié)果表明，改進后電機各項性能指標均滿足技術(shù)規(guī)格書要求。

4 在振動問題分析上的系統(tǒng)化思路

通過對每種機器故障產(chǎn)生特定的振動特征，運用系統(tǒng)的邏輯方法確定機器故障的原因，可以加快對振動問題解決的進程。通常振動分析可采用排除法，并遵循分析步驟，從而減少解決問題的時間。具體流程如下：

第一，定義問題。包括：軸承、密封或其他常用部件故障；結(jié)構(gòu)故障；不能生產(chǎn)合格產(chǎn)品；物力方面問題；噪聲；尺寸不滿足檢驗標準。第二，了解電機的歷史。包括：問題從什么時候開始出現(xiàn)，如其振動在一段時期內(nèi)逐漸增加或突然增大。第三，確定電機具體參數(shù)。包括：電機轉(zhuǎn)速；軸承類型；風機或風扇葉片數(shù)；聯(lián)軸器類型。第四，視覺觀察。包括：松動，磨損或斷裂元件；轉(zhuǎn)子磨損或沉淀物堆積；用頻閃燈對轉(zhuǎn)子、皮帶、滑輪、聯(lián)軸器等進行“慢動作”研究。第五，得到有效的數(shù)據(jù)。包括：對每一個機器的軸承得到垂直、水平和軸向的頻譜圖。第六，解釋數(shù)據(jù)。包括：根據(jù)頻譜識別問題，大部分振動問題產(chǎn)生于轉(zhuǎn)速有關(guān)的頻率；根據(jù)幅值識別問題，最高振動幅值的部件通常是問題部件。第七，振動是否有方向性。包括：有方向性的是非一致性振動；無方向性是一致性振動；不對中、偏心、松動引起方向性振動。第八，其他因素。包括：基礎(chǔ)原因；管道和其他相關(guān)設(shè)備。第九，額外分析技巧。包括：沖擊測試-識別共振；軸心軌跡；模態(tài)分析。

5 結(jié)語

對核電站用6.6 kV立式電機振動因子進行研究與分析，希望能為廣大同行在今后立式電機的設(shè)計、生產(chǎn)上有所幫助。要不斷借鑒國內(nèi)外成熟設(shè)計經(jīng)驗，結(jié)合企業(yè)自身的生產(chǎn)制造特點，研制開發(fā)出更加適應(yīng)市場的立式三相異步電動機，為電機企業(yè)、電機行業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

[1] 張黎明，方明，崔本題.大型立式電機檢修與振動[C]//全國火電100MW級機組技術(shù)協(xié)作會第五屆年會論文集.2006.

Study on vibration factor of 6.6 kV vertical motor for nuclear power plant

ZHANG Jiao

(Jiamusi Electric Co., Ltd., Jiamusi 154002, China)

This paper analyzes the causes of vibration problems of 6.6 kV motor in nuclear power plant from the aspects of design and structure, manufacturing, assembly, installation, commissioning and operation, so as to provide strong support for preventing the vibration problem of motor, accelerating the problem-solving process, and ensuring the safety of nuclear power equipment.

Nuclear power plant; 6.6 kV vertical motor; Vibration factor

2017-04-16

張蛟(1984-)，男，本科，中級工程師。

TM352

B

1674-8646(2017)14-0062-02