循環(huán)水泵振動(dòng)大原因查找及處理

葉偉東

（廣東粵電水電檢修安裝有限公司，廣東 河源 517000）

某發(fā)電公司3 B循環(huán)水泵(以下簡(jiǎn)稱(chēng)循泵)由湖南長(zhǎng)沙水泵廠生產(chǎn)，型號(hào)為88 LKXA-17，設(shè)計(jì)流量10.5m3/s，轉(zhuǎn)速370r/min，最大軸向推力55t。循泵電機(jī)由湖南湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)，型號(hào)為Y KKL2400－16/2150－IT H，額定功率2400KW。

1 循泵運(yùn)行情況簡(jiǎn)介

該發(fā)電公司3 B循泵自安裝運(yùn)行以來(lái)，一直存在振動(dòng)大的問(wèn)題。在機(jī)組連續(xù)試運(yùn)行168h時(shí)，就發(fā)現(xiàn)振動(dòng)較大，被迫停泵處理。解體后發(fā)現(xiàn)泵軸已彎曲，導(dǎo)流片已碎裂成多塊，軸承支架已碎裂，僅剩軸承體；外接管上法蘭處完全斷裂，內(nèi)套管上段多處因打擊而凹陷，內(nèi)接管上段的下法蘭處斷裂，內(nèi)接管下段下法蘭處斷裂；上泵軸水封(上軸套)處彎曲，中泵軸中間處彎曲，整條泵軸彎曲略呈“S”型。這次檢修更換了3根主軸和軸承支架、填料函體、導(dǎo)葉體及各軸套、軸承等部件。修好后運(yùn)行了1年多，又出現(xiàn)振動(dòng)大。因停泵及時(shí)，未造成更大的破壞，但軸承支架已碎裂，主軸彎曲超標(biāo)。按大修要求進(jìn)行處理、安裝后，運(yùn)行約4個(gè)月，再次出現(xiàn)振動(dòng)大問(wèn)題，造成的后果比較嚴(yán)重。更換了全部備品備件，同時(shí)更換了多個(gè)外接管和突出彎管，對(duì)泵筒的垂直度、泵安裝墊板及支撐板水平進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整，安裝工藝上采用將轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間點(diǎn)焊固定的方法。之后，循泵運(yùn)行狀況良好。

2 循泵振動(dòng)大原因分析

2.1 電氣方面

循泵電機(jī)內(nèi)部磁力不平衡和其他電氣系統(tǒng)的失調(diào)，常引起振動(dòng)和噪音。如異步電機(jī)在運(yùn)行中，由定轉(zhuǎn)子齒諧波磁通相互作用而產(chǎn)生的定轉(zhuǎn)子間徑向交變磁拉力；大型同步電機(jī)在運(yùn)行中，定轉(zhuǎn)子磁力中心不一致或各個(gè)方向上氣隙差超過(guò)允許偏差值等，都可能引起電機(jī)周期性振動(dòng)并發(fā)出噪音。

2.2 機(jī)械方面

電機(jī)和循泵轉(zhuǎn)動(dòng)部件質(zhì)量不平衡，安裝質(zhì)量不良，機(jī)組軸線(xiàn)不對(duì)稱(chēng)，擺度超過(guò)允許值，零部件的機(jī)械強(qiáng)度和剛度較差，軸承和密封部件磨損破壞，以及循泵臨界轉(zhuǎn)速出現(xiàn)與機(jī)組固有頻率一致引起的共振等，都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪音。

2.3 水力方面

循泵進(jìn)口流速和壓力分布不均勻，循泵進(jìn)出口工作液體的壓力脈動(dòng)、液體繞流、偏流和脫流，非定額工況以及各種原因引起的循泵汽蝕等，都是常見(jiàn)的引起循泵組振動(dòng)的原因。循泵啟動(dòng)和停機(jī)，閥門(mén)啟閉，工況改變以及事故緊急停機(jī)等動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程造成的輸水管道內(nèi)壓力急劇變化和水錘作用等，也常常導(dǎo)致循泵和電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)。

2.4 其他方面

循泵進(jìn)水流道設(shè)計(jì)不合理或與循泵不配套，循泵淹沒(méi)深度不當(dāng)，以及循泵啟動(dòng)和停泵順序不合理等，都會(huì)使進(jìn)水條件惡化，產(chǎn)生漩渦，誘發(fā)汽蝕或加重循泵及電機(jī)振動(dòng)。采用破壞虹吸真空斷流的循泵在啟動(dòng)時(shí)，駝峰段空氣挾帶困難，形成虹吸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；拍門(mén)斷流的循泵拍門(mén)設(shè)計(jì)不合理，時(shí)開(kāi)時(shí)閉，不斷撞擊拍門(mén)座；支撐循泵和電機(jī)的基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉陷或剛性基礎(chǔ)較差等因素，也都會(huì)導(dǎo)致循泵發(fā)生振動(dòng)。

從這次檢修解體檢查發(fā)現(xiàn)，電氣、機(jī)械及水力均存在問(wèn)題，但主要是機(jī)械和水力方面的問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題有：電機(jī)軸彎曲度超標(biāo)，泵支撐板和安裝墊板水平超標(biāo)，泵部件腐蝕嚴(yán)重，葉輪3個(gè)葉片形狀不一致。

3 處理方法

(1) 電機(jī)軸彎曲度校直。電機(jī)軸拆出時(shí)測(cè)量電機(jī)靠背輪處最大彎曲度為0.51mm，返廠校直后最大彎曲度為0.08mm，達(dá)到合格水平。

(2) 循泵支撐板檢查。經(jīng)過(guò)幾次破壞性振動(dòng)后，循泵支撐板的混凝土基礎(chǔ)出現(xiàn)裂紋，特別是四角較為明顯，循泵支撐板的基礎(chǔ)螺絲部分已松動(dòng)。這次對(duì)基礎(chǔ)螺絲進(jìn)行打緊、點(diǎn)焊處理。

(3) 循泵安裝墊板檢查。循泵安裝墊板變形嚴(yán)重，存在四角高、中間低現(xiàn)象。由于現(xiàn)場(chǎng)不具備修整條件，送外加工工期不允許，本次未做處理。

(4) 循泵筒垂直度測(cè)量調(diào)整。未調(diào)整前測(cè)量循泵筒垂直度偏差最大為4.25mm。這一偏差可在調(diào)整電機(jī)與循泵靠背輪張口值時(shí)，通過(guò)在電機(jī)與電機(jī)支座間加墊進(jìn)行消除。調(diào)整循泵筒垂直度時(shí)在循泵支撐板與安裝墊板之間加墊，測(cè)量時(shí)以循泵筒與軸承支架接合部位為中心基準(zhǔn)，校核葉輪室與吸入喇叭管接合處的中心偏差，通過(guò)加墊最終使循泵筒垂直度偏差調(diào)整至0.25mm以?xún)?nèi)。

(5) 循泵筒加裝反力支撐。在循泵筒的出口管及垂直位置2個(gè)方向加裝支撐，固定在流道混凝土基礎(chǔ)上，限制循泵筒的擺動(dòng)范圍，減小因振動(dòng)、擺動(dòng)造成的危害。循泵筒反力支撐安裝位置如圖1所示。

(6) 葉輪進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。葉輪返廠進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，消除葉輪動(dòng)不平衡狀態(tài)。同時(shí)對(duì)葉輪的葉形進(jìn)行了修復(fù)，使3個(gè)葉片形狀保持一致。

(7) 更換循泵體部件材質(zhì)。原材質(zhì)均為碳鋼和鑄鐵，這次將主要部件更換為OCr17Ni12Mo2，即316不銹鋼，增強(qiáng)耐腐蝕性，確保循泵的安全運(yùn)行。

(8) 調(diào)整好循泵與電機(jī)的張口值及圓周值。將循泵與電機(jī)的張口值及圓周值調(diào)整在0.06mm以?xún)?nèi)，達(dá)到優(yōu)良水平，盡量消除中心偏差造成的振動(dòng)。

4 處理效果

經(jīng)過(guò)處理，循泵首次投運(yùn)，電機(jī)推力軸承處振動(dòng)為0.03mm～0.04mm，屬于正常偏大范圍。這主要是由于在各個(gè)部件間加墊過(guò)多所致。加墊位置有循泵安裝墊板與循泵支撐板之間、循泵支撐板與電機(jī)支座之間及電機(jī)支座與電機(jī)之間，一共有3層墊，且加墊厚度都較大，這將直接影響機(jī)組的振動(dòng)。在下次檢修時(shí)可以盡量減少加墊數(shù)量，消除振動(dòng)因素。通過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，循泵的振動(dòng)有所下降，振動(dòng)穩(wěn)定在0.03mm以?xún)?nèi)，沒(méi)有增大的趨勢(shì)，電機(jī)軸承溫度穩(wěn)定，改造取得較好的效果。