成功 張曉紅

(1.中國(guó)石油廣東石化公司，廣東 惠來(lái) 515200；2.中石油工程建設(shè)有限公司西南分公司，廣東 惠來(lái) 515200)

0 引言

某煉化公司220萬(wàn)噸/年重整裝置高壓鍋爐給水泵由大連深藍(lán)泵業(yè)有限公司制造，型號(hào)：SCSK180-100X5，額定轉(zhuǎn)速：2950r/min，軸承型號(hào)：徑向滑動(dòng)軸承S1210-92-75，止推軸承：7312BECB；額定流量：105/140m3/h，揚(yáng)程578/530m；泵的配套電機(jī)是南陽(yáng)防爆集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)制造，型號(hào)：YB2-4002-2W，功率355KW，額定轉(zhuǎn)速：2980r/min，軸承型號(hào)：驅(qū)動(dòng)端6220/C3，非驅(qū)動(dòng)端NU216ECM/C3。該泵主要用于給重整裝置余熱鍋爐提供高壓鍋爐水，若該泵一旦出現(xiàn)停運(yùn)，將導(dǎo)致整個(gè)芳烴聯(lián)合裝置停工。電機(jī)和泵結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電機(jī)和泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1 故障情況

自2013年開工以來(lái)，該泵水平方向振動(dòng)一直較高在3.0～6.0mm/s(正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)值≤4.5mm/s)之間波動(dòng)，垂直振動(dòng)均正常。這期間對(duì)泵的軸瓦磨損情況、止推軸承磨損情況、軸瓦間隙、口環(huán)間隙、轉(zhuǎn)子整體動(dòng)平衡、管線應(yīng)力等都做過(guò)詳細(xì)、多次檢查均合格，但未能解決振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題。在2015年4月份，檢查電機(jī)軸承游隙時(shí)發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端游隙達(dá)到1.5mm(標(biāo)準(zhǔn)：)，電機(jī)單試水平振動(dòng)值為4.9mm/s超標(biāo)(單試標(biāo)準(zhǔn)值≤2.8mm/s)；經(jīng)電氣、機(jī)械各專業(yè)聯(lián)合診斷確定須更換電機(jī)前后端軸承，更換軸承后電機(jī)單試自由狀態(tài)(電機(jī)底螺栓松開狀態(tài))各方向振動(dòng)值均小于2.8mm/s，緊固底腳螺栓后電機(jī)水平方向振動(dòng)最大值為3.3mm/s，泵帶負(fù)荷試運(yùn)水平方向振動(dòng)值在3.5～4.5mm/s,基本滿足機(jī)泵運(yùn)行要求。從這次檢修電機(jī)后一直運(yùn)行這臺(tái)泵，期間泵水平方向振動(dòng)值一直處于3.5～6.1mm/s之間。直到2015年9月中旬，泵水平方向振動(dòng)值開始上漲，到9月底振動(dòng)值達(dá)到6.8mm/s(標(biāo)準(zhǔn)值為4.5mm/s)，但電機(jī)水平方向振動(dòng)上漲緩慢且未超標(biāo)，而泵水平方向振動(dòng)為持續(xù)上漲趨勢(shì)。在本次故障中我們采用手持式測(cè)溫測(cè)振以檢測(cè)泵與電機(jī)運(yùn)行振動(dòng)，部分檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1和表2。

同時(shí)在泵水平振動(dòng)逐漸上漲期間泵的負(fù)荷基本穩(wěn)定無(wú)波動(dòng)，電機(jī)電流也穩(wěn)定在29.6～30A之間，電機(jī)水平振動(dòng)也小幅上漲但基本穩(wěn)定在3.6～3.9mm/s。

2 故障原因分析

鑒于上述故障情況由狀態(tài)監(jiān)測(cè)專業(yè)人員使用博華BH550離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀雙通道采集數(shù)據(jù)進(jìn)行故障原因分析、診斷。

2.1 電機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)采集

如圖2，電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端水平方向和垂直方向振動(dòng)波形頻譜圖，圖中水平方向振動(dòng)位移值48μm，垂直方向振動(dòng)位移值3μm，頻譜中工頻占主要成分。如圖3，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端水平方向和垂直方向振動(dòng)波形頻譜圖，圖中水平方向振動(dòng)位移值41μm，垂直方向振動(dòng)位移值4μm，頻譜中工頻占主要成分。

表1 泵運(yùn)行振動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)

表2 電機(jī)運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖2 電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)波形頻譜圖

圖3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)波形頻譜圖

如圖4，電機(jī)兩端水平方向振動(dòng)波形頻譜圖，圖中非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)51μm，驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)40μm，振動(dòng)相位差0°左右，頻譜中工頻占主要成分。如圖5，電機(jī)兩端垂直方向振動(dòng)波形頻譜圖，圖中非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)3μm，驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)5μm，振動(dòng)相位差90°左右，頻譜中工頻占主要成分，并伴有多次諧波。

圖4 電機(jī)兩端水平方向振動(dòng)波形頻譜圖

圖5 電機(jī)兩端垂直方向振動(dòng)頻譜圖

2.2 泵振動(dòng)數(shù)據(jù)采集

如圖6，為泵驅(qū)動(dòng)端水平方向和垂直方向振動(dòng)波形頻譜圖，圖中水平方向振動(dòng)位移值51μm，垂直方向振動(dòng)位移值2μm，頻譜中工頻占主要成分。如圖7，為泵非驅(qū)動(dòng)端水平方向和垂直方向振動(dòng)波形頻譜圖，圖中水平方向振動(dòng)位移值32μm，垂直方向振動(dòng)位移值3μm，頻譜中工頻占主要成分。

圖6 泵驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)波形頻譜圖

圖7 泵非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)波形頻譜圖

如圖8，為泵兩端水平方向振動(dòng)波形頻譜圖，圖中泵驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)53μm，泵非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)33μm，振動(dòng)相位差0°左右，頻譜中工頻占主要成分。如圖9，為泵兩端垂直方向振動(dòng)波形頻譜圖，圖中泵驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)2μm，泵非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)4μm，頻譜中工頻占主要成分。

圖8 泵兩端水平方向振動(dòng)波形頻譜圖

圖9 泵兩端垂直方向振動(dòng)波形頻譜圖

2.3 泵與電機(jī)同一時(shí)間數(shù)據(jù)采集

為電機(jī)驅(qū)動(dòng)端水平方向和泵驅(qū)動(dòng)端水平方向振動(dòng)波形頻譜圖，圖中電機(jī)端振動(dòng)42μm，泵端振動(dòng)53μm，振動(dòng)相位差180°左右，頻譜中工頻占主要成分。為電機(jī)驅(qū)動(dòng)端垂直方向和泵驅(qū)動(dòng)端垂直方向振動(dòng)波形頻譜圖，圖中電機(jī)端振動(dòng)5μm，泵端振動(dòng)2μm，振動(dòng)相位差180°左右，頻譜中工頻占主要成分，并伴有多次諧波。

2.4 地腳振動(dòng)數(shù)據(jù)

泵和電機(jī)地腳概貌如圖10所示，檢測(cè)底腳振動(dòng)數(shù)據(jù)見表3；由此可判斷電機(jī)和泵底腳不存在虛腳，可以排除底腳方面引起振動(dòng)大的原因[1]。

圖10 泵和電機(jī)地腳概貌圖

表3 泵和電機(jī)地腳振動(dòng)值

綜上可知，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)與泵驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)的各個(gè)方向振動(dòng)相位相差都是180°，也就是說(shuō)同一時(shí)間點(diǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端與泵驅(qū)動(dòng)端的振動(dòng)方向相反而且都是水平方向振動(dòng)大，并且泵已經(jīng)檢修過(guò)各種引起水平振動(dòng)超標(biāo)的原因已排查無(wú)問(wèn)題；由此可以判斷該泵水平振動(dòng)超標(biāo)基本是因電機(jī)存在故障而引發(fā)的。且從電機(jī)振動(dòng)頻譜圖分析，若電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承可能存在故障(磨損間隙大)或電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡存在問(wèn)題或電機(jī)軸承跑外圓故障都有可能使電機(jī)帶負(fù)荷后引起泵水平振動(dòng)大的故障[2]。

3 故障處理

根據(jù)故障原因分析結(jié)論對(duì)電機(jī)進(jìn)行下述檢修項(xiàng)目，來(lái)驗(yàn)證、消除電機(jī)故障。

(1)檢測(cè)地腳。將電機(jī)吊起清理底腳鐵銹，然后把電機(jī)放置檢驗(yàn)平臺(tái)(試驗(yàn)臺(tái))放平，用0.05mm塞尺塞4個(gè)地腳前后左右，均塞不進(jìn)去證明電機(jī)底腳是合格(電機(jī)制造廠底腳標(biāo)準(zhǔn)：0.05mm以內(nèi)為合格)。

(2)電機(jī)繞組檢測(cè)。測(cè)量繞組絕緣為1000MΩ，合格；繞組直流電阻為U-V1.162Ω，U-W1.165Ω，W-V1.163Ω，三項(xiàng)平衡。

(3)電機(jī)在試驗(yàn)平臺(tái)單試。檢修前在電機(jī)維修站標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)平臺(tái)單試電機(jī)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表4，可見電機(jī)水平振動(dòng)非常不穩(wěn)定波動(dòng)較大；并發(fā)現(xiàn)電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端(尾端)軸承有沙沙的異響聲。

表4 試驗(yàn)平臺(tái)單試電機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)

(4)軸承及軸承室檢查。電機(jī)解體檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)前、后端端蓋有跑套現(xiàn)象，用內(nèi)千分尺測(cè)量端蓋軸承孔徑，非驅(qū)動(dòng)端端蓋Φ140+0.07mm+0.06mm，驅(qū)動(dòng)端端蓋Φ180+0.07+0.06mm；而軸承配合孔尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)值：上差0.036mm下差0.015mm，所以實(shí)測(cè)值比標(biāo)準(zhǔn)值大了0.034mm；對(duì)前后端端蓋軸承孔進(jìn)行鑲套處理。對(duì)軸承檢查發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端軸承有劃痕，于是更換前后端軸承。

(5)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡。電機(jī)動(dòng)平衡檢測(cè)結(jié)果，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端29°方位平衡量48.1g，非驅(qū)動(dòng)端353°方位平衡量32.0g(南陽(yáng)出廠標(biāo)準(zhǔn)為10g以內(nèi))。偏差量，驅(qū)動(dòng)端差38.1g，非驅(qū)動(dòng)端差22.0g。因此對(duì)驅(qū)動(dòng)端29°位置加52g平衡塊，非驅(qū)動(dòng)端253°位置加25g平衡塊；平衡后，驅(qū)動(dòng)端284°平衡量8.9g，非驅(qū)動(dòng)端5°平衡量6.2g,轉(zhuǎn)速300s/min。電機(jī)檢修完畢后在試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行單試，各方向振動(dòng)均合格，檢測(cè)數(shù)據(jù)見表5。

表5 檢修后試驗(yàn)平臺(tái)單試數(shù)據(jù)

電機(jī)回裝帶負(fù)荷運(yùn)行，泵驅(qū)動(dòng)端水平振動(dòng)為3.2mm/s,非驅(qū)動(dòng)端水平振動(dòng)2.9mm/m；電機(jī)驅(qū)動(dòng)端水平振動(dòng)2.7mm/s，非驅(qū)動(dòng)端水平振動(dòng)為2.3mm/s；各振動(dòng)均合格。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)泵振動(dòng)超標(biāo)的故障檢修分析、判斷，最終發(fā)現(xiàn)是由于電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡問(wèn)題、電機(jī)前后端軸承跑外圓及軸承故障導(dǎo)致電機(jī)水平振動(dòng)波動(dòng)大，致使電機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)泵水平振動(dòng)超標(biāo)。處理完畢電機(jī)故障后，徹底解決了泵振動(dòng)超標(biāo)的問(wèn)題，確保了裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。