曾鋒

（深能和合電力（河源）有限公司，廣東 河源 517000）

1 概述

某電廠(chǎng)二期2×1000MW機(jī)組采用帶逆流式自然通風(fēng)高位收水冷卻塔的單元制循環(huán)供水系統(tǒng)，1臺(tái)1000MW機(jī)組配置1座冷卻塔、3臺(tái)超大型臺(tái)臥式循環(huán)水泵。此前，因大型臥式離心泵制造難度大，國(guó)內(nèi)百萬(wàn)機(jī)組難于配置1機(jī)3泵超大型臥式中開(kāi)泵，隨著制造廠(chǎng)的研究和制造能力的提高，越來(lái)越多的大型臥式水泵被運(yùn)應(yīng)在大型發(fā)電機(jī)組上。萊蕪電廠(chǎng)采用山東華電節(jié)能技術(shù)有限公司產(chǎn)品，首次在國(guó)內(nèi)百萬(wàn)機(jī)組中運(yùn)用超大型臥式中開(kāi)循環(huán)水泵（1機(jī)3泵配置），并于2015年投入商業(yè)運(yùn)行，運(yùn)行效果凸顯。

使用臥式離心泵的優(yōu)勢(shì)有：

（1）初期投資低。（2）運(yùn)行效率高。（3）運(yùn)行可靠并且穩(wěn)定。（4）檢修維護(hù)方便等。

因此，大型發(fā)電廠(chǎng)采用臥式中開(kāi)泵是技術(shù)需要，也是降低工程投資和提高運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)性的需要，是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。某電廠(chǎng)二期循環(huán)水泵采用的是湖南湘電長(zhǎng)沙水泵有限公司制造的SGE1800X1800型臥式中開(kāi)泵，配備雙速電機(jī)，總重量（含電機(jī)、水及其他配件）85550kg。

2 試運(yùn)故障情況

某電廠(chǎng)二期新建3號(hào)機(jī)組的3臺(tái)循泵在安裝完成后開(kāi)始進(jìn)行單體調(diào)試。調(diào)試過(guò)程中3臺(tái)循泵分別已完成試轉(zhuǎn)電機(jī)和低速試轉(zhuǎn)泵的試驗(yàn)，試轉(zhuǎn)各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)正常。3臺(tái)循泵在進(jìn)行高速狀態(tài)下試轉(zhuǎn)時(shí)都出現(xiàn)故障，故障情況如下：

（1）C循泵剛開(kāi)啟，泵體聯(lián)軸器側(cè)的軸振幅開(kāi)始快速攀升，最高接近337μm，電機(jī)聯(lián)軸器側(cè)軸瓦溫度也接近88°，調(diào)試人員緊急停泵?，F(xiàn)場(chǎng)檢查泵地腳處有明顯的移位痕跡，C循泵整體往冷卻塔前池口方向偏移約3mm，電機(jī)地腳處沒(méi)有移位現(xiàn)象。拆開(kāi)聯(lián)軸器外罩后，發(fā)現(xiàn)泵軸與電機(jī)軸中心明顯錯(cuò)位，泵軸往入口方向偏移。泵軸卡死，盤(pán)不動(dòng)。對(duì)C泵電機(jī)聯(lián)軸器側(cè)的軸承箱解體檢查發(fā)現(xiàn)，電機(jī)聯(lián)軸器側(cè)的下軸瓦磨損嚴(yán)重，軸瓦磨損跑偏且磨損痕跡在泵入口側(cè)方向，電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)明顯損傷。

（2）B泵在開(kāi)啟后泵聯(lián)軸器側(cè)軸振急速增大，試轉(zhuǎn)緊急停止。拆開(kāi)聯(lián)軸器外罩后，發(fā)現(xiàn)泵軸與電機(jī)軸中心明顯錯(cuò)位，泵軸往入口方向偏移1mm。

（3）鑒于B/C兩臺(tái)循泵的試驗(yàn)情況，我們決定A泵暫不進(jìn)行高速試驗(yàn)。拆開(kāi)A泵聯(lián)軸器防護(hù)罩，發(fā)現(xiàn)A泵與電機(jī)的軸系中心明顯錯(cuò)位，泵軸往入口方向偏移0.5mm。

至此3號(hào)機(jī)組的3臺(tái)循泵在完成電機(jī)單轉(zhuǎn)和泵低速試轉(zhuǎn)試驗(yàn)后都出現(xiàn)了故障，其中B/C泵剛進(jìn)行高速試轉(zhuǎn)即發(fā)生軸振超標(biāo)現(xiàn)象，C泵電機(jī)聯(lián)軸器側(cè)軸瓦損壞。A泵在低速試轉(zhuǎn)完未進(jìn)行高速試轉(zhuǎn)的情況下，軸系中心發(fā)生明顯錯(cuò)位。

3 原因分析

3.1 泵與電機(jī)軸系中心沒(méi)有調(diào)整好

泵軸與電機(jī)軸的中心沒(méi)有調(diào)整好是泵運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象的主要原因。安裝單位在連接3臺(tái)循泵聯(lián)軸器的時(shí)候復(fù)查過(guò)中心，數(shù)據(jù)完全符合安裝要求，對(duì)輪圓周沒(méi)有超過(guò)0.05mm，張口不超過(guò)0.03mm。而且3臺(tái)循泵泵也完成了低速狀態(tài)（330r/min）下的試轉(zhuǎn)試驗(yàn)，軸承振動(dòng)及軸溫?cái)?shù)據(jù)正常。因此，泵軸系中心沒(méi)有調(diào)整好不是導(dǎo)致泵高速試轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)大的原因。

3.2 電機(jī)軸承潤(rùn)滑油

循泵電機(jī)軸承采用強(qiáng)制潤(rùn)滑，外接潤(rùn)滑油站。潤(rùn)滑油里如果有雜質(zhì)或者潤(rùn)滑油壓不夠，也會(huì)使軸承油膜形成不好，導(dǎo)致軸瓦磨損，引起泵的振動(dòng)。檢查發(fā)現(xiàn)各泵的電機(jī)潤(rùn)滑油是單獨(dú)循環(huán)的，潤(rùn)滑油是新更換的且潤(rùn)滑油站里的油濾網(wǎng)干凈，潤(rùn)滑油也沒(méi)有明顯異物。潤(rùn)滑油站的潤(rùn)滑油泵啟停正常，潤(rùn)滑油泵出口壓力有0.25MPa。潤(rùn)滑油油質(zhì)及油壓都正常，故其不是泵振動(dòng)大成因。

3.3 泵地腳螺栓及泵體制造質(zhì)量

循泵的地腳螺栓全部按規(guī)范打緊并經(jīng)過(guò)驗(yàn)收，排除地腳螺栓松動(dòng)的原因；循泵出廠(chǎng)前，在泵廠(chǎng)車(chē)間進(jìn)行過(guò)整體的試轉(zhuǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合要求，排除泵制造質(zhì)量原因。

3.4 泵進(jìn)出口大小頭管道缺乏固定與支撐

循泵及其進(jìn)出管道的現(xiàn)場(chǎng)布置示意如圖1。

圖1

循泵進(jìn)口偏心大小頭規(guī)格為D2420×D1820，長(zhǎng)度1500mm，自重1293kg。出口同心大小頭規(guī)格為D2220×D1820，長(zhǎng)度1500mm，自重1212kg。泵運(yùn)行時(shí)，進(jìn)口大小頭(含水)重約6.5t，出口大小頭(含水)重約5.9t。

通過(guò)循泵現(xiàn)場(chǎng)安裝情況分析，循泵的進(jìn)出口閥門(mén)是分別有單獨(dú)的支撐座支撐。循泵進(jìn)出管大下頭的一側(cè)與泵用螺栓連接固定（剛性連接），另一側(cè)與橡膠膨脹節(jié)連接（撓性連接），進(jìn)出管大小頭無(wú)獨(dú)立支撐座。因循泵進(jìn)出管大下頭無(wú)支撐且沒(méi)與管道系統(tǒng)剛性連接，其運(yùn)行時(shí)約12.4t重量將全部由泵體承擔(dān)，循泵安裝使用手冊(cè)明確要求泵體不應(yīng)該作為管道的支撐。同時(shí)，大小頭與橡膠膨脹節(jié)連接側(cè)為撓性連接，該側(cè)處于半自由狀態(tài)，沒(méi)有妥善固定，其相對(duì)連接的閥門(mén)法蘭下垂約15mm，在水流的沖擊下大小頭將來(lái)回?cái)[動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)泵本體振動(dòng)，最終導(dǎo)致泵體移位。

4 處理方案及效果

解決循泵振動(dòng)大的問(wèn)題，主要是對(duì)循泵進(jìn)出口大小頭管道進(jìn)行固定和加裝獨(dú)立的支撐，為此可以采取以下方案。

方案1：將橡膠膨脹節(jié)全部改為剛性管道或大小頭管道加裝獨(dú)立支撐。橡膠膨脹節(jié)替換成剛性管道后，循泵的大小頭管道兩側(cè)都是剛性連接固定，泵運(yùn)行時(shí)大小頭管道不會(huì)擺動(dòng)，且大小頭管道重量將分擔(dān)到進(jìn)出口閥門(mén)支座上，減少了泵所受的額外力，使泵運(yùn)行穩(wěn)定。

同理加裝大小頭獨(dú)立支撐座也可以對(duì)大小頭管道進(jìn)行固定，并承擔(dān)其重量。改剛性管道或是大小頭加裝獨(dú)立支撐座都需要進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，材料采購(gòu)和制造等，需要一定的工期和費(fèi)用。

方案2：鎖緊橡膠膨脹節(jié)。橡膠膨脹節(jié)是為了補(bǔ)償管道熱脹冷縮、減少泵與管道間的振動(dòng)、便于閥門(mén)安裝而設(shè)置在管道上的一種撓性結(jié)構(gòu)。將循泵進(jìn)出口橡膠膨脹節(jié)的8顆限位螺栓打緊固定后，膨脹節(jié)沒(méi)有了軸向的伸縮量變成類(lèi)剛性節(jié)管道，大小頭管道得到有效固定，其重量也由循泵進(jìn)出口閥門(mén)的支撐座分擔(dān)。

鎖緊膨脹節(jié)后管道的熱脹冷縮和減緩泵與管系間振動(dòng)傳遞就需要靠膨脹節(jié)法蘭兩側(cè)的橡膠墊片承擔(dān)，單側(cè)法蘭橡膠墊片的厚度約45mm，其兩側(cè)的橡膠墊片總厚度可以承受管系的熱脹冷縮并減緩振動(dòng)的傳遞。

鑒于工期緊張，我們決定采用方案2。將3臺(tái)循泵的進(jìn)出口橡膠膨脹節(jié)的8顆限位螺栓打緊，鎖緊固定橡膠膨脹節(jié)使其剛性固定。同時(shí)，把3臺(tái)循泵的軸系中心按設(shè)計(jì)要求調(diào)整好，循泵及電機(jī)地腳螺栓全部按要求打緊；C循泵解體檢查，對(duì)泵葉輪與口環(huán)卡死部位進(jìn)行打磨修復(fù)，更換C循泵電機(jī)靠聯(lián)軸器側(cè)軸瓦。

采取以上措施后分別對(duì)3臺(tái)循泵進(jìn)行高速狀態(tài)下試轉(zhuǎn)，3臺(tái)泵現(xiàn)場(chǎng)就地測(cè)量重點(diǎn)數(shù)據(jù)如表1。

表1

檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示3臺(tái)循泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)正常，現(xiàn)場(chǎng)循泵無(wú)異常運(yùn)行噪音，電機(jī)電流正常，管道系統(tǒng)也無(wú)明顯振動(dòng)。遠(yuǎn)方集控室盤(pán)上顯示3臺(tái)循泵各項(xiàng)參數(shù)正常，唯獨(dú)靠聯(lián)軸器側(cè)軸振都超標(biāo)，與就地測(cè)量的數(shù)據(jù)相差有10倍左右。懷疑3臺(tái)循泵振動(dòng)探頭數(shù)據(jù)有誤差，決定暫時(shí)循泵振動(dòng)以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，遠(yuǎn)方集控室盤(pán)上主要監(jiān)控各循泵軸溫，待合適時(shí)機(jī)再對(duì)探頭進(jìn)行測(cè)量校正。3臺(tái)循泵在持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，沒(méi)有再出現(xiàn)過(guò)振動(dòng)大（現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)）及軸溫高的現(xiàn)象，判斷循泵的振動(dòng)大問(wèn)題已得到解決。

5 結(jié)語(yǔ)

某電廠(chǎng)二期工程大型臥式循環(huán)水泵振動(dòng)大，主要是因?yàn)楸玫倪M(jìn)出口大小頭管道體積大、重量大并且缺乏固定和獨(dú)立支撐，泵承受了比較大的外力，運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定導(dǎo)致的。通過(guò)采取鎖緊泵進(jìn)出口橡膠膨脹節(jié)限位螺栓的措施，證明是可以有效解決此類(lèi)泵振動(dòng)大的問(wèn)題。后續(xù)應(yīng)在合適的時(shí)機(jī)對(duì)循泵進(jìn)出口大小頭管道加裝獨(dú)立的固定支撐，恢復(fù)橡膠膨脹節(jié)的作用。

通過(guò)本文探討了大型臥式循環(huán)水泵振動(dòng)大的成因及解決辦法，國(guó)內(nèi)電廠(chǎng)在安裝大型臥式水泵時(shí)，要重視其進(jìn)出口管道的固定和支撐設(shè)計(jì)。