電廠大型立式循環(huán)水泵機(jī)組異步電機(jī)檢修方案

匡 正，黃春華

(江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 江都 225200)

0 引言

SEZ220－1875型立式混流泵配套的電機(jī)上機(jī)架及油缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)與一般電機(jī)相同，下導(dǎo)為向心滾柱軸承。軸承外圈安裝在電機(jī)下端蓋軸座內(nèi)，內(nèi)圈固定在電機(jī)軸上。軸承雙邊間隙一般在0.18～0.22 mm之間。整個(gè)電機(jī)及底座固定在一塊方形基礎(chǔ)板上。水泵為整體懸掛式，泵軸總長(zhǎng)為10.64 m，直徑為20 cm，屬長(zhǎng)細(xì)軸，水泵軸承為橡膠軸承。

1 機(jī)組結(jié)構(gòu)分析

SEZ220－1875型泵采用懸臂式安裝。整個(gè)筒體懸掛在基礎(chǔ)板(方形鐵板)下，電動(dòng)機(jī)底座固定在該鐵板上。水泵和電機(jī)采用直聯(lián)傳動(dòng)方式。立式泵組結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

整個(gè)機(jī)組由三大部分組成:即電機(jī)部分、水泵部分和基礎(chǔ)板部分。

電機(jī)主要有兩大部分:固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分。固定部分包括上機(jī)架、油冷卻器、導(dǎo)瓦架、定子、電機(jī)底座及相應(yīng)的附件等，轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括轉(zhuǎn)子、風(fēng)葉環(huán)、推力頭、鏡板、聯(lián)軸器等。

水泵部分也包括轉(zhuǎn)動(dòng)和固定兩部分。固定部分包括泵蓋、導(dǎo)水筒體、出水彎管、葉輪外殼、進(jìn)水錐管、導(dǎo)葉體、軸承體、橡膠軸承、內(nèi)接管、護(hù)套管及填料密封裝置等，轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括葉輪頭、泵軸、傳動(dòng)軸和聯(lián)軸器等。

圖1 立式泵組結(jié)構(gòu)示意圖

基礎(chǔ)部分主要是一塊長(zhǎng) 4.4 m，寬 3.8 m，高116 mm，中間開(kāi)有圓孔的鐵板。其下面懸掛一段長(zhǎng)約1 m的圓筒，和基礎(chǔ)板焊接而成。

水泵部分的出水彎管、導(dǎo)水筒體、進(jìn)水錐管、葉輪外殼等均為整體式。它完全靠加工精度來(lái)保證筒體之間的垂直同心度，不需要單獨(dú)進(jìn)行同心的測(cè)量和調(diào)整。整個(gè)水泵軸、上橡皮軸承和中橡皮軸承、傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器等均裝在護(hù)管內(nèi)。護(hù)管固定在導(dǎo)水帽上，導(dǎo)水帽和導(dǎo)葉體直接連接，下橡皮軸承裝在導(dǎo)葉體下口，導(dǎo)葉體下面為葉輪外殼。整個(gè)水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)部分?jǐn)R在葉輪外殼內(nèi)，葉輪外殼擱在筒體底部。導(dǎo)葉體、葉輪外殼、導(dǎo)水帽、水泵軸護(hù)管等為筒體內(nèi)的固定部分，它們和水泵軸、葉輪頭在主機(jī)層組裝。組裝好的部分作為一個(gè)整體吊入筒體中。導(dǎo)葉體底部有一段錐面，葉輪外殼為錐形，其外面和導(dǎo)水筒體內(nèi)錐面相配合，起到定位筒體內(nèi)固定部分的作用。該泵的轉(zhuǎn)動(dòng)部分靠葉片支撐在葉輪外殼的內(nèi)錐面上，這不僅保證了轉(zhuǎn)動(dòng)部分的位置，而且當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分高程出現(xiàn)一定誤差時(shí)，還能保證葉片間隙在合格范圍內(nèi)。

2 機(jī)組常規(guī)檢修與調(diào)整

該機(jī)組的安裝過(guò)程主要包括主水泵吊裝調(diào)整、主電機(jī)的安裝調(diào)整、電機(jī)和水泵的同心調(diào)整、擺度調(diào)整、中心調(diào)整以及附件的安裝[2]。

2.1 水泵部分的安裝、調(diào)整

1)組裝好進(jìn)水錐管和兩節(jié)導(dǎo)流筒體(簡(jiǎn)稱(chēng)“筒體1”)。

2)組裝好出水彎管和基礎(chǔ)板(簡(jiǎn)稱(chēng)“筒體2”)，吊起筒體2，和筒體1對(duì)齊，并使兩筒體法蘭之間的距離為2 mm左右。對(duì)好止口，打好定位銷(xiāo)，落下筒體2。

3)將合像水平儀讀數(shù)指針調(diào)至0，分別將水平儀南北、東西向放在基礎(chǔ)板的加工面上，微調(diào)墊鐵，直至兩個(gè)方向的水平儀均合像，調(diào)整水泵基礎(chǔ)板水平。

4)按順序組裝好下橡皮軸承、導(dǎo)葉體、導(dǎo)水帽、葉輪頭、水泵軸、葉輪外殼、中橡皮軸承和水泵軸護(hù)管。

5)吊起泵蓋，使其下面圓柱部分和筒體基本同心。緩緩落下泵蓋，當(dāng)泵蓋上部圓鐵板的下平面距基礎(chǔ)板上平面2 mm左右時(shí)，打好定位銷(xiāo)，上好泵蓋上的固定螺栓，落下吊鉤，對(duì)稱(chēng)均勻地緊固泵蓋上周?chē)穆菟ā?/p>

6)安裝填料函和傳軸上的聯(lián)軸器。

2.2 電機(jī)部分的安裝、調(diào)整

電機(jī)部分的安裝、調(diào)整主要包括電機(jī)定子、上油缸、下導(dǎo)軸承座同心，轉(zhuǎn)子軸下導(dǎo)擺度，轉(zhuǎn)動(dòng)部分水平及電機(jī)磁場(chǎng)中心調(diào)整和各部分部件的間隙調(diào)整。

2.3 電機(jī)連同水泵一起安裝調(diào)整

一般以基礎(chǔ)臺(tái)板上的填料函座中心為基準(zhǔn)一起調(diào)整同心。將電機(jī)與水泵葉輪外殼調(diào)至同心。固定部分調(diào)整結(jié)束后，回裝機(jī)組后調(diào)整機(jī)組軸線部分?jǐn)[度及轉(zhuǎn)動(dòng)部分水平，再將轉(zhuǎn)動(dòng)部分中心調(diào)整至與固定部分中心重合，測(cè)量調(diào)整各部分間隙。

按照常規(guī)檢修方案，正常全部檢修工期在15天左右。

3 電機(jī)的非常規(guī)搶修與調(diào)整

在部分緊急情況下，如循泵電機(jī)上導(dǎo)瓦燒損、推力軸承燒損、下導(dǎo)滾珠軸承損壞或電機(jī)引出線發(fā)熱等等，且機(jī)組水泵部分狀態(tài)良好而急需在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行修復(fù)的，這就僅需對(duì)電機(jī)部分進(jìn)行檢修。

由于大型立式泵機(jī)組單電機(jī)檢修屬非常規(guī)性檢修，因此在檢修過(guò)程中，機(jī)組的調(diào)整、各部分技術(shù)數(shù)據(jù)的要求就必須采取非常規(guī)檢修方案進(jìn)行。在電機(jī)單獨(dú)進(jìn)行檢修前，必須全面了解整個(gè)機(jī)組的結(jié)構(gòu)、特性以及機(jī)組所在的外界環(huán)境，如機(jī)組基礎(chǔ)臺(tái)板水平的變化，水泵軸偏磨情況以及機(jī)組的運(yùn)行情況等等。

2012年9月，揚(yáng)州二電廠2A循泵機(jī)組在運(yùn)行中，電機(jī)振動(dòng)加劇，下導(dǎo)向心軸承出現(xiàn)不均勻噪聲。初步判斷電機(jī)下導(dǎo)軸承損壞。緊急停機(jī)后，拆卸軸承蓋，發(fā)現(xiàn)油脂變色，軸承磨損嚴(yán)重，已不能繼續(xù)運(yùn)行。進(jìn)一步拆卸電機(jī)上油缸檢查中發(fā)現(xiàn)，東側(cè)導(dǎo)向瓦背后的抗重螺栓出現(xiàn)松動(dòng)，引起電機(jī)轉(zhuǎn)子偏移，測(cè)量電動(dòng)機(jī)空氣間隙數(shù)值如表1所示。

表1 空氣間隙測(cè)量數(shù)值 mm

發(fā)現(xiàn)東西向電機(jī)空氣間隙偏差較大，南北向偏差不大。氣隙不均勻也是引起電機(jī)振動(dòng)加劇的原因之一，從而引起電機(jī)下導(dǎo)向心軸承出現(xiàn)偏磨，進(jìn)而損壞。隨即開(kāi)始準(zhǔn)備進(jìn)行檢修工作。此次檢修必須將電機(jī)轉(zhuǎn)子抽出，檢查修復(fù)軸承座。按照常規(guī)檢修方法，同時(shí)必須解體水泵，與電機(jī)一起進(jìn)行檢查調(diào)整工作。這就需要最少半個(gè)月的檢修工期，勢(shì)必影響電廠主發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

查看運(yùn)行值班記錄，運(yùn)行過(guò)程中水泵部分運(yùn)行較為平穩(wěn)。通過(guò)檢查水泵部分發(fā)現(xiàn)各部分均磨損正常，測(cè)量水泵基礎(chǔ)臺(tái)板水平數(shù)值如表2所示。

表2 水泵基礎(chǔ)板水平 mm

由表2可以看出，水泵基礎(chǔ)板的水平東西向基本一致，南北向呈現(xiàn)南面高、北面低的情況。這與機(jī)組出水方向也是一致的，且在水平的合格范圍之內(nèi)。由此可以認(rèn)為，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的水平的變化主要是由于廠房底板沉陷引起的，而由于廠房底板不均勻沉陷導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組的傾斜對(duì)機(jī)組的運(yùn)行質(zhì)量影響很小，甚至可以忽略不計(jì)。因此此次檢修可不必進(jìn)行水泵部分的調(diào)整。綜合以上檢查情況，廠方與我方檢修人員決定進(jìn)行電機(jī)的單獨(dú)檢修。

此次檢修直接將異步電動(dòng)機(jī)吊至檢修專(zhuān)用支架，進(jìn)行電機(jī)的解體檢查。調(diào)整上油缸與電機(jī)定子以及下導(dǎo)軸承座的同心，重新調(diào)整電機(jī)8塊推力軸承的水平，并重新定中導(dǎo)瓦，調(diào)整電機(jī)空氣間隙及導(dǎo)瓦間隙。其中幾個(gè)關(guān)鍵的控制項(xiàng)目如下:

1)電機(jī)的軸伸必須嚴(yán)格控制。由于水泵部分不動(dòng)，水泵轉(zhuǎn)動(dòng)部分提升量必須在一定范圍內(nèi)，否則會(huì)導(dǎo)致水泵葉片間隙的不合格，甚至引起水泵葉片碰殼。在靠背輪螺栓拆卸后，立即測(cè)量并記錄水泵的提升量作為日后調(diào)整的依據(jù)值。測(cè)量原始的電機(jī)磁場(chǎng)中心即可控制轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)位置，從而保證電機(jī)的軸伸符合要求。電機(jī)拆卸前，測(cè)量電機(jī)的原始磁場(chǎng)中心并記錄算出平均值。電機(jī)推力頭拆卸后，測(cè)量每塊推力軸承的相對(duì)高度并記錄，電機(jī)回裝時(shí)嚴(yán)格控制推力軸承的高度，調(diào)整水平時(shí)盡量不要全部抬高或全部降低推力軸承高度，而是邊升邊降，保證磁場(chǎng)中心盡量變化量較小。調(diào)整結(jié)束后復(fù)測(cè)電機(jī)磁場(chǎng)中心。電機(jī)就位后在電機(jī)軸聯(lián)軸器和水泵軸聯(lián)軸器之間應(yīng)保持原有的提升量，通常在7～8 mm之間(水泵本身的技術(shù)要求)。分別用7 mm和8 mm的塞塊(和水泵配套)進(jìn)行測(cè)量，以7 mm塞塊能塞進(jìn)，8 mm塞塊塞不進(jìn)為準(zhǔn)[4]。如果偏大或偏小，應(yīng)重新調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)子高程。

2)電機(jī)8塊推力軸承在調(diào)整水平時(shí)必須考慮到水泵基礎(chǔ)臺(tái)板水平數(shù)值，從表2中，可以看出水泵臺(tái)板是北邊偏低。南邊偏高，在調(diào)整電機(jī)水平時(shí)也就必須考慮到北邊偏低，調(diào)整后的數(shù)值如表3所示。

表3 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分水平調(diào)整后的數(shù)值 mm

3)由于該機(jī)組電機(jī)下導(dǎo)為向心滾柱軸承，軸承雙邊間隙為0.18～0.22 mm之間。下導(dǎo)軸座位于電機(jī)下端蓋中心位置，下端蓋固定于電機(jī)下部，并用定位銷(xiāo)定位。其軸座加工精度高，故對(duì)于電機(jī)上導(dǎo)為分塊式導(dǎo)向瓦可調(diào)式的，必須以下導(dǎo)軸承座為中心基準(zhǔn)來(lái)調(diào)整電機(jī)的定子與上油缸和下導(dǎo)軸承座的同心。而且測(cè)量精度要求較高，其同心偏差一般不超過(guò)0.06mm(電機(jī)說(shuō)明書(shū)要求)。在轉(zhuǎn)動(dòng)部分同心調(diào)整好后，轉(zhuǎn)動(dòng)部分對(duì)中時(shí)，也是以下導(dǎo)向心軸承座為基準(zhǔn)來(lái)調(diào)整，從而保證轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分重合的同時(shí)，下導(dǎo)中心的偏差值最小。機(jī)組定中心一般標(biāo)準(zhǔn)為:東西、南北差值均應(yīng)在 0.03 mm 以?xún)?nèi)[1]。

4)抽出轉(zhuǎn)子必須進(jìn)行上機(jī)架的拆裝。上機(jī)架的不同心勢(shì)必會(huì)造成電機(jī)甩油和空氣間隙不均勻，這就要求調(diào)整上機(jī)架與定子以及下導(dǎo)軸承的同心。上機(jī)架的同心必須嚴(yán)格按照下導(dǎo)軸承座為基準(zhǔn)，連同電機(jī)定子一并進(jìn)行調(diào)整。上油缸與中心偏差一般控制在0.5 mm之內(nèi)。此外，為防止油缸內(nèi)甩油，還必須進(jìn)行推力頭與上油缸的同心調(diào)整(測(cè)量推力頭軸頸與上油缸內(nèi)加工面之間的距離)，并參照定子同心數(shù)值以及空氣間隙等進(jìn)行進(jìn)一步校核。如果偏差太大，還得進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

5)電機(jī)調(diào)整結(jié)束后，如何將電機(jī)與水泵部分對(duì)中，就是重要的一個(gè)調(diào)整環(huán)節(jié)。電機(jī)拆卸后，對(duì)電機(jī)支架上用于調(diào)整電機(jī)傾斜的不銹鋼皮進(jìn)行記錄和定位(用記號(hào)筆在電機(jī)座上做好標(biāo)識(shí))。一般電機(jī)二次吊裝后，傾斜變化不大，所以可以不必考慮電機(jī)傾斜的影響。電機(jī)的相對(duì)位置的確定一般是由定位銷(xiāo)來(lái)固定的，機(jī)組在一段時(shí)間的運(yùn)行后，定位銷(xiāo)和銷(xiāo)孔之間已達(dá)到較好的配合狀態(tài)。將電機(jī)二次吊裝后，僅靠原定位銷(xiāo)來(lái)進(jìn)行定位，很可能會(huì)使電機(jī)錯(cuò)位，影響固定部分的水平和同心。

此次檢修將電機(jī)吊至電機(jī)底座后，先將百分表表座固定在水泵傳動(dòng)軸聯(lián)軸器上，表頭頂在電機(jī)軸聯(lián)軸器的加工面上，盤(pán)動(dòng)電機(jī)軸。讀電機(jī)軸在東、西、南、北方向上該表的讀數(shù)差，分別為c1、c2、c3、c4。然后在電機(jī)正南、正東方向架百分表，將電機(jī)向讀數(shù)差值較大的方向分別移動(dòng)│c1－c2│/2和│c3－c4│/2個(gè)單位(0.01 mm)。再按以上方法進(jìn)行測(cè)量、調(diào)整，直到│c1－c2│/2和│c3－c4│/2的值不大于3個(gè)單位(該機(jī)組本身的技術(shù)要求)[3]。固定電機(jī)部分，通常移動(dòng)量不會(huì)很大，只需將原定位孔進(jìn)行擴(kuò)絞即可。如果│c1－c2│/2和│c3－c4│/2的值已較小，但仍然大于3個(gè)單位，此時(shí)移動(dòng)電機(jī)比較困難，則可以在保證電機(jī)空氣間隙在圓周平均值的±10%的范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)抗重螺絲來(lái)移轉(zhuǎn)子的方法進(jìn)行調(diào)整，省時(shí)省力。

6)電機(jī)拆卸后，重新回裝復(fù)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子下導(dǎo)擺度時(shí)，有時(shí)下導(dǎo)全擺度偏大，甚至?xí)?.02 mm/m的合格標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)以往檢修經(jīng)驗(yàn)，電機(jī)推力頭在經(jīng)過(guò)拆裝后，電機(jī)下導(dǎo)擺度和水平均會(huì)有一定的變化。因?yàn)橥屏︻^與電機(jī)軸之間僅靠?jī)傻乐箍谂浜希诮?jīng)過(guò)拔出和壓入后，與電機(jī)軸的軸向和徑向位置可能和原來(lái)不完全一致?？ōh(huán)的松緊程度也會(huì)發(fā)生變化。由此對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的水平和擺度都會(huì)產(chǎn)生一定影響。因此可以認(rèn)為下導(dǎo)擺度數(shù)值偏差不大時(shí)可認(rèn)為下導(dǎo)擺度變化的主要原因是由于機(jī)組拆裝引起的。當(dāng)推力頭承受重量后，經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行后，基本能會(huì)恢復(fù)到原始狀態(tài)。此次循泵機(jī)組檢修后試運(yùn)行時(shí)，開(kāi)始振動(dòng)值較大，在運(yùn)行2h之后，振動(dòng)值逐漸減小并趨于穩(wěn)定。但是當(dāng)電機(jī)擺度值偏差過(guò)大，還是必須通過(guò)調(diào)整電機(jī)絕緣墊來(lái)調(diào)整電機(jī)下導(dǎo)的擺度。

7)由于電機(jī)與水泵聯(lián)軸器拆裝后，螺栓緊固的先后及用力程度的變化。水平、擺度值也會(huì)發(fā)行相應(yīng)的變化，對(duì)于此類(lèi)機(jī)組的長(zhǎng)細(xì)軸，擺度變化更加明顯。因此在拆卸時(shí)，必須對(duì)聯(lián)軸器之間的墊皮(如果有的話)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量及標(biāo)位，一般用記號(hào)筆做好標(biāo)志。在回裝時(shí)，必須嚴(yán)格按照記錄擺放墊皮的位置及數(shù)量。聯(lián)軸器的精制螺栓的緊固一般用扭力扳手進(jìn)行，電機(jī)底座的固定螺栓的緊固應(yīng)由同一人進(jìn)行。螺栓的松緊程度應(yīng)和拆卸時(shí)松緊程度一致，各個(gè)方向的螺栓應(yīng)均勻?qū)ΨQ(chēng)緊固。

4 結(jié)語(yǔ)

此次檢修由于計(jì)劃得當(dāng)，方案可行，僅僅用了5天就完成了循泵電機(jī)的搶修工作，比以往的常規(guī)檢修節(jié)省近10天的時(shí)間。機(jī)組試運(yùn)行情況良好，為電廠迎峰度夏主發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了積極條件。

循環(huán)水泵電機(jī)單獨(dú)檢修適用在電機(jī)缺陷明顯且病因已查明、電機(jī)損壞不嚴(yán)重且水泵部分工況良好的情況下一種簡(jiǎn)便快捷的檢修方案。這需要對(duì)機(jī)組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及運(yùn)行情況有足夠的了解，而且以往的檢修經(jīng)驗(yàn)也很重要。檢修方案只要應(yīng)用恰當(dāng)，效果是很明顯的，可以大大減輕工作量、縮短檢修周期。但是也并不是所有機(jī)組出現(xiàn)故障后都可以進(jìn)行電機(jī)單獨(dú)檢修。如果機(jī)組在長(zhǎng)期運(yùn)行后出現(xiàn)推力瓦嚴(yán)重?zé)龘p、電機(jī)定轉(zhuǎn)子相碰、機(jī)組的水平、擺度變化很大而且運(yùn)行狀態(tài)較差，電機(jī)損壞引起水泵部分存在明顯問(wèn)題等，就必須通過(guò)常規(guī)性大修來(lái)解決。

[1]中華人民共和國(guó)水利部.泵站技術(shù)規(guī)范安裝分冊(cè).1987.

[2]江都水利工程管理處.江都排灌站[M].北京:水利電力出版社，1979.

[3]湘潭電機(jī)廠.YL三相立式異步電動(dòng)機(jī)使用說(shuō)明書(shū).1996.

[4]長(zhǎng)沙水泵廠.64LKXA－24.5型泵安裝使用說(shuō)明書(shū).2005.