摘 要：【目的】某電廠#1發(fā)電機(jī)定冷水泵A和冷水泵B的電動(dòng)機(jī)振幅都超過了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，且振動(dòng)不穩(wěn)定，振幅有抬升趨勢，對設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成了極大的隱患。為消除設(shè)備異常振動(dòng)，使設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，須對設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測和分析。【方法】經(jīng)振動(dòng)分析儀監(jiān)測和分析，認(rèn)為電動(dòng)機(jī)地腳螺栓松動(dòng)，電動(dòng)機(jī)臺板變形和基礎(chǔ)未有效灌漿是導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)振幅超標(biāo)的原因。【結(jié)果】對電動(dòng)機(jī)地腳螺栓進(jìn)行了緊固后，定冷水泵B電動(dòng)機(jī)各個(gè)方向振幅均降到了標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。由于機(jī)組暫時(shí)沒有停機(jī)計(jì)劃，無法對電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行灌漿、更換臺板，因此創(chuàng)造性設(shè)計(jì)了緊固組件?！窘Y(jié)論】該緊固組件可有效解決因臺板變形和基礎(chǔ)未灌漿導(dǎo)致的振動(dòng)超標(biāo)問題。

關(guān)鍵詞：定冷水泵電動(dòng)機(jī)；基礎(chǔ)松動(dòng)；二次灌漿；地腳螺栓；緊固組件

中圖分類號：TM623" "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2024）02-0044-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.02.008

Cause Analysis and Treatment of Abnormal Vibration of the Stator Cooling Water Pump Motor

LI Jun" " ZHANG Changsheng" " WANG Tao" " SI Yaoqiang" " YU Wenjin" " QIN Jianjun

（Shandong Energy Inner Mongolia Sheng Lu Electric Power Co.，Ltd.， Ordos 016299， China）

Abstract： [Purposes] Generator set #1 in a certain power plant experienced excessive amplitudes in the electric motors of cooling water pumps A and B， surpassing the specified standard values. Moreover， the vibrations were unstable， with an increasing trend in amplitude， which poses a significant risk to the safe and stable operation of the equipment. To eliminate abnormal equipment vibrations and ensure safe and stable operation， it is necessary to conduct vibration monitoring and analysis. [Methods] Through monitoring and analysis with a vibration analyzer， it was determined that loose grounding bolts， motor base plate deformation， and ineffective grouting of the foundation were the reasons for the excessive amplitudes in the electric motors. [Findings] After tightening the grounding bolts， the amplitudes in all directions of the cooling water pump B electric motor decreased within the standard range. As there was no plan for a shutdown in the near future，" it is impossible to grout the motor foundation or replace the base plate. Therefore， a creative fastening components was devised. [Conclusions] This fastening component can effectively solve the problem of excessive vibration caused by deformation of the platform and lack of grouting in the foundation.

Keywords：stator cooling water pump motor; looseness of the foundation; secondary grouting;rag bolt; the fastening components

0 引言

振動(dòng)是評價(jià)旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行可靠性的重要指標(biāo)［1］。振動(dòng)值超標(biāo)會造成機(jī)械零部件的磨損、疲勞，環(huán)境噪聲，旋轉(zhuǎn)機(jī)械效率降低和故障率升高，甚至造成連接部件和管路的損傷。

松動(dòng)是造成旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)異常的一項(xiàng)重要因素。松動(dòng)往往是由機(jī)械安裝質(zhì)量不高及長期振動(dòng)所引起的，其在系統(tǒng)基礎(chǔ)、支承模塊、內(nèi)部部件及殼體等任何有連接的部位都可能發(fā)生。松動(dòng)故障特征通常又與質(zhì)量不平衡、軸彎曲、聯(lián)軸器松動(dòng)等故障類似，很難找到故障原因，當(dāng)出現(xiàn)耦合故障就更加難以診斷［2］。

松動(dòng)故障分為基礎(chǔ)松動(dòng)、支座松動(dòng)和部件間配合松動(dòng)。隨著設(shè)計(jì)、裝配水平的提高，基礎(chǔ)松動(dòng)成為松動(dòng)故障中最為常見的一種形式。這類松動(dòng)表現(xiàn)為地基剛性差、墊鐵松動(dòng)、地腳螺栓松動(dòng)、灌漿惡化或無灌漿以及底腳、基礎(chǔ)的變形開裂等。

1 設(shè)備概況

某電廠安裝2×1 000 MW超超臨界間接空冷燃煤發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)由上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)，型號為QFSN-1000-2，冷卻方式為水氫氫。發(fā)電機(jī)定子由水進(jìn)行冷卻，定子冷卻水進(jìn)口水溫額定值為45 ℃，定子冷卻水出口水溫額定值為71 ℃，定子冷卻水流量額定值為155 t/h，定子冷卻水系統(tǒng)配備2臺離心泵，一用一備，離心泵由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，定冷水泵及其電動(dòng)機(jī)布置在臺板上，臺板下面為基礎(chǔ)，其現(xiàn)場布置如圖1所示。

定冷水泵主要參數(shù)見表1，其電動(dòng)機(jī)參數(shù)見表2。

2 振動(dòng)情況

2022年7月24日定冷水泵B運(yùn)行，A備用。21：00使用便攜式測振儀測量定冷水泵B及其電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)，發(fā)現(xiàn)水泵豎直、軸向和電動(dòng)機(jī)豎直方向振動(dòng)值超標(biāo)（廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為≤50 μm），測量值見表3。

22：15將定冷水泵由B泵切至A泵運(yùn)行，測量定冷水泵A及其電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)，結(jié)果見表3。

7月25日06：45，測量定冷水泵A及其電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)，測量結(jié)果見表3。對比7 h前測量結(jié)果可以看出，定冷水泵A振動(dòng)有所下降，但其電動(dòng)機(jī)水平和軸向振動(dòng)大幅攀升。

7月25日08：50，使用振動(dòng)監(jiān)測儀對定冷水泵A及其電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)定冷水泵振動(dòng)正常，而其電動(dòng)機(jī)水平和軸向振動(dòng)高。隨后再對電動(dòng)機(jī)地腳螺栓處進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)地腳螺栓處振動(dòng)值異常（≥[軸承處振動(dòng)值/2]），其豎直方向振動(dòng)遠(yuǎn)高于水平和軸向振動(dòng)，具體測量結(jié)果見表4。

檢查后發(fā)現(xiàn)地腳螺栓松動(dòng)，對地腳螺栓進(jìn)行對角緊固。緊固過程中定冷水泵A電動(dòng)機(jī)軸承處水平和軸向振動(dòng)下降明顯，而豎直方向振動(dòng)上升超過標(biāo)準(zhǔn)值，如圖2所示。

隨后啟動(dòng)定冷水泵B，停運(yùn)定冷水泵A，并對定冷水泵A對輪重新進(jìn)行找正。定冷水泵B啟動(dòng)后，進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)泵體振動(dòng)正常，而電動(dòng)機(jī)豎直方向振動(dòng)超標(biāo)嚴(yán)重。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)地腳螺栓也存在松動(dòng)情況，因此緊固定冷水泵B電動(dòng)機(jī)地腳螺栓。緊固后，定冷水泵B電動(dòng)機(jī)水平、豎直和軸向振動(dòng)均有不同程度下降（如圖3所示），并且均降到了標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

7月28日在定冷水泵A重新對輪找正后進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測，測量值見表5。由于其軸向振動(dòng)略有超標(biāo)，因此在機(jī)組檢修期間對定冷水泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行更換。更換后電動(dòng)機(jī)水平和豎直方向振動(dòng)值都略有超標(biāo)（見表5）。更換電動(dòng)機(jī)后電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端3個(gè)方向的頻譜和波形如圖4所示。此外，電動(dòng)機(jī)軸向振動(dòng)存在下低上高的現(xiàn)象，在電動(dòng)機(jī)下部測量，其軸向振動(dòng)為34 μm，在電動(dòng)機(jī)中部位置，其軸向振動(dòng)為50 μm，在電動(dòng)機(jī)上部位置，其軸向振動(dòng)為64 μm。

3 震動(dòng)原因分析

觀察振動(dòng)頻譜可以看出，定冷水泵A電動(dòng)機(jī)軸承處振動(dòng)頻率主要為1 X，同時(shí)存在諧波。由于電動(dòng)機(jī)重新進(jìn)行了對輪找正，甚至更換了新電動(dòng)機(jī)，但其振動(dòng)值還是超標(biāo)，因此可以排除振動(dòng)是由電機(jī)故障或不對中引起的。由于電動(dòng)機(jī)對輪找正和更換新電動(dòng)機(jī)后各方向振幅變動(dòng)較大，振動(dòng)并不穩(wěn)定，因此初步判定振動(dòng)超標(biāo)是由基礎(chǔ)存在松動(dòng)問題導(dǎo)致的。

不論何種機(jī)械振動(dòng)，都是在力的作用下發(fā)生的［3］。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)大小是由激振力和機(jī)械阻尼共同決定的，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械基礎(chǔ)一旦不穩(wěn)固，會使其機(jī)械阻尼降低。這時(shí)即使不平衡力沒有增加，振動(dòng)也會大幅攀升，這是因松動(dòng)故障而導(dǎo)致的振動(dòng)異常［4］。

對電動(dòng)機(jī)及定冷水泵基礎(chǔ)進(jìn)行振動(dòng)測量，其各位置振幅和相位如圖5所示。圖5中位置1、2、3、4、5、7、8和11處相位位于110°～130°，而位置6、9和10處相位位于295°～297°。經(jīng)現(xiàn)場檢查，電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行了二次灌漿，但二次灌漿只在灌漿口附近（位置6、9和10處）灌實(shí)，而在其他位置并未灌實(shí)，灌漿質(zhì)量不合格。不合格的灌漿使得基礎(chǔ)剛性差，系統(tǒng)阻尼降低，放大了電動(dòng)機(jī)的振幅。

對電動(dòng)機(jī)地腳螺栓處和基礎(chǔ)處同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)測量，其各位置振幅和相對相位如圖6所示。圖6中電動(dòng)機(jī)點(diǎn)3和點(diǎn)7地腳螺栓處豎直方向相位與點(diǎn)4和點(diǎn)8基礎(chǔ)處豎直方向相位相差較大?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端處臺板存在翹曲現(xiàn)象，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中臺板支撐并不穩(wěn)定，這更加劇了電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)［5］。

4 處理措施

針對定冷水泵及其電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)沒有二次灌漿和臺板與基礎(chǔ)接觸不良存在翹曲的問題，一般處理方法為進(jìn)行二次灌漿并更換臺板。但由于機(jī)組剛剛啟動(dòng)，短時(shí)間內(nèi)沒有停機(jī)計(jì)劃，因此設(shè)計(jì)、使用了緊固組件來對臺板進(jìn)行壓緊，對基礎(chǔ)進(jìn)行拉緊，增加基礎(chǔ)剛性，提高基礎(chǔ)穩(wěn)定性，減少旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動(dòng)，如圖7所示。

5 治理效果與結(jié)論

在使用緊固組件后，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端水平方向振動(dòng)為31 μm，豎直方向振動(dòng)為34 μm，軸向振動(dòng)為32 μm，均達(dá)到了電廠的廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，定冷水泵電動(dòng)機(jī)可安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

本文針對某定速臥式電動(dòng)機(jī)振幅過大的問題，通過振動(dòng)監(jiān)測確定了其存在電動(dòng)機(jī)地腳螺栓松動(dòng)、電動(dòng)機(jī)臺板變形和基礎(chǔ)未有效灌漿的問題。通過緊固地腳螺栓，設(shè)計(jì)緊固組件對臺板進(jìn)行壓緊。基礎(chǔ)變形或不平會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動(dòng)超過標(biāo)準(zhǔn)值。對基礎(chǔ)進(jìn)行拉緊的方法降低了電動(dòng)機(jī)振動(dòng)。本文中所設(shè)計(jì)的緊固組件可有效解決因臺板變形和基礎(chǔ)未灌漿導(dǎo)致的振動(dòng)超標(biāo)問題。

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