定子冷卻水泵振動分析及處理

龍會松 曾申彪

【摘 要】 某廠600MW火電機(jī)組采用B型離心泵作為定子冷卻水泵，該泵主要為發(fā)電機(jī)定子提供可靠的冷卻流量，其運(yùn)行好壞對機(jī)組安全運(yùn)行十分重要，然而在設(shè)備解體大修后功能再鑒定時發(fā)生振動超標(biāo)現(xiàn)象。本文對此次振動超標(biāo)故障進(jìn)行了詳細(xì)原因分析，通過一系列問題排查和處理，最終找到根本原因，成功地解決了故障問題。本事例為電力企業(yè)同類型泵的安全運(yùn)行、故障處理提供理論和實踐依據(jù)，具有重要的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】 定子冷卻水泵 振動 故障分析

我廠采用100%容量的定子冷卻水泵兩臺，其型號為CNH-B-65-200，為單級外伸式離心泵。泵主要由泵體、泵蓋、葉輪、軸、機(jī)械密封、托架組成。水泵的出口垂直向上，通過短節(jié)與電動機(jī)連接，從電機(jī)向泵端看，泵為順時針旋轉(zhuǎn)。該泵的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 泵的技術(shù)參數(shù)

大修后功能鑒定初，軸承溫度正常（25℃），出口壓力正常（0.45MPa），無泄漏。運(yùn)行10min后，發(fā)現(xiàn)兩端振動超標(biāo)，驅(qū)動端振動值垂直11.4mm/s，水平15.3mm/s（標(biāo)準(zhǔn)≤4mm/s）。

1 原因分析

該離心泵振動超標(biāo)，其可能原因可能為：（1）應(yīng)力方面。管道支撐件不牢固；管道法蘭與泵進(jìn)出口法蘭錯位。（2）剛度方面。泵基礎(chǔ)臺板不牢固；泵與臺板連接的地腳螺栓松動；泵體剛度不夠。（3）設(shè)備質(zhì)量方面。葉輪密封環(huán)磨損；軸承室磨損造成兩軸承室不同心；軸承質(zhì)量不合格。（4）轉(zhuǎn)動不平衡方面。泵與電機(jī)中心不合格；泵軸彎曲過大；軸系質(zhì)量不平衡；聯(lián)軸器短節(jié)跳動、瓢偏度超標(biāo)；聯(lián)軸器連接螺栓重量偏差大。（5）運(yùn)行方面。葉輪進(jìn)口流道或泵體有異物；泵內(nèi)存在氣體；電機(jī)振動值超標(biāo)。

2 原因排查處理

維修人員對泵可能原因排查處理如下：

（1）正常項。電機(jī)振動測量值為3.1mm/s（<4mm/s），符合標(biāo)準(zhǔn)；軸承支撐部件，其水平、垂直等均符合要求；法蘭及葉輪流道進(jìn)行檢查無異常，泵體內(nèi)并未發(fā)現(xiàn)異物；基礎(chǔ)與臺板及連接正常；泵軸承室同心度滿足基本要求；泵軸彎曲測量值在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

（2）異常項。聯(lián)軸器短節(jié)外圓偏差（0.06mm）、端面瓢偏度（0.06mm）均超標(biāo)；短節(jié)連接螺栓最大為22g，最小為19.7g，不符合質(zhì)量平衡要求；兩支軸承有異音存在，徑向游隙分別為0.11mm、0.09mm，根據(jù)相關(guān)資料證實，該品牌型號NSK6308ZZ軸承的徑向游隙標(biāo)準(zhǔn)為0.09 mm，故可判定軸承油隙超標(biāo)。

（3）初步處理。聯(lián)軸器短節(jié)加工處理，使跳動及瓢偏滿足要求；將重量相近的螺栓對稱布置；換用新軸承。

（4）處理效果。再次回裝泵進(jìn)行功能鑒定，其振動測量結(jié)果如下。

驅(qū)動端：8.6mm/s（垂直方向），11.6mm/s（水平方向）；自由端 5.6mm/s（垂直方向），5.1mm/s（水平方向），6.0mm/s（軸向）?；A(chǔ)臺板 1.9mm/s（垂直方向），1.8mm/s（水平方向），1.8mm/s（軸向）。

（5）再次分析。故障初步處理后，振動值垂直方向減少2.8mm/s，水平方向減少3.8mm/s，減小幅度不大，判斷可能原因如下：1）軸承選用型號不當(dāng)或軸承質(zhì)量存在缺陷；2）泵軸彎曲或轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。

3 處理措施

（1）軸承故障處理。為了消除軸承質(zhì)量問題影響因素，更改軸承，選用型號為SKF6308C3的軸承，測得其徑向游隙為0.09 mm，檢查發(fā)現(xiàn)保持架、內(nèi)外圈、滾子無缺陷，盤動無異音。

（2）軸彎曲度處理。將軸分8份，測量泵軸彎曲度，其測量部位和測量值如圖1所示。

根據(jù)測量結(jié)果可知，葉輪、軸套、聯(lián)軸器及軸承處配合軸頸跳動最大值為0.02mm，滿足基本要求（<0.05mm）。兩端軸承之間的軸頸為非加工位置，三處位置測量值最大為0.105mm，最小值為0.09mm，最大點位置與軸彎曲度最大點位置不在同一方向上，呈90°分布。而每次大修，軸彎曲測量不包括軸的非加工面，認(rèn)為加工面滿足要求即可。

為分析驗證該非加工面的影響程度，首先將泵軸置于車床上，發(fā)現(xiàn)跳動值測量結(jié)果與先一致。然后泵軸在車床上進(jìn)行轉(zhuǎn)動，模擬運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)非加工面的彎曲造成兩軸承處軸頸不同心。為消除這一影響，先對軸非加工位置車削0.10mm，模擬運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)軸承處軸承仍不同心。再次車削0.10mm，測量軸頸跳動最大值為0.03mm，模擬運(yùn)行狀態(tài)時發(fā)現(xiàn)兩軸承處軸頸滿足同心要求。

4 處理結(jié)果

重新回裝該泵，選用SKF6308C3型軸承，并更換軸承支架?；匮b結(jié)束后，系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行，再次對該泵進(jìn)行功能鑒定，振動測量結(jié)果如下。

驅(qū)動端：2.4mm/s（垂直方向），3.2mm/s（水平方向）；自由端：3.0mm/s（垂直方向），2.0mm/s，1.4mm/s（軸向）?？梢钥闯觯谜駝訙y量數(shù)據(jù)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，說明故障得到解決。

5 結(jié)語

定子冷卻水泵作為定子冷卻水系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，鑒于其運(yùn)行狀況的好壞直接影響到主機(jī)的運(yùn)行，當(dāng)其發(fā)生故障時輕則降負(fù)荷，重則造成非停事件，因此該設(shè)備的狀態(tài)應(yīng)引起足夠的重視。在檢修、維護(hù)中，我們需要積極關(guān)注該設(shè)備狀況，發(fā)現(xiàn)問題，及時分析處理。

通過對此次定子冷卻水泵故障處理，我們不難發(fā)現(xiàn)，泵振動超標(biāo)并不是單一因素造成的，聯(lián)軸器短節(jié)質(zhì)量不平衡、軸承質(zhì)量存在缺陷、泵軸非加工面存在彎曲等，這些因素的積累造成了此次故障的發(fā)生。由于B型離心泵振動故障存在一定的共性，因此在實際工作中要學(xué)會加以借鑒，發(fā)現(xiàn)振動問題時對可能原因進(jìn)行逐一分析，消除根本原因，切實保障該泵的運(yùn)行安全。

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