長軸深井泵振動(dòng)超標(biāo)的原因分析和處理

鄧龍杰

（山東核電有限公司 山東煙臺(tái) 265116）

摘 要：長軸深井泵在電廠中有廣泛的應(yīng)用，本文結(jié)合海陽核電深井泵振動(dòng)超標(biāo)的案例，分析了長軸深井泵振動(dòng)值超標(biāo)的原因，并提出了相應(yīng)的解決方案和后續(xù)的預(yù)防措施。為檢修工作人員提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：長軸深井泵；振動(dòng)；銅軸承；軸；賽龍軸承

1.設(shè)備簡介：

1.1設(shè)備概況

海陽核電廠一期工程使用了六臺(tái)長軸深井泵，該泵位于循環(huán)水系統(tǒng)，過流介質(zhì)為海水，功能是為鼓型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)提供沖洗水，保證進(jìn)入鼓型濾網(wǎng)中的雜質(zhì)和海生物被及時(shí)沖走，從而使清潔度高的海水進(jìn)入下游的循環(huán)水泵。長軸深井泵均設(shè)置在循環(huán)水泵房外的海水取水口平臺(tái)，從鼓型濾網(wǎng)水池中吸入海水，出水口配置了反沖洗過濾器和截止閥，同時(shí)外接工業(yè)水在啟泵時(shí)為泵的盤根提供冷卻水。

1.2長軸深井泵和配套電機(jī)參數(shù)

長軸深井泵共有五級(jí)葉輪組成，生產(chǎn)廠家為：蓋州水泵廠，參數(shù)見表一：

泵型號(hào) 300JCW240*5

流量 240m3/h

揚(yáng)程 45m

重量 2450kg

長×寬×高 11100×640×640

轉(zhuǎn)速 1460r/min

傳動(dòng)軸數(shù) 共7根軸

電機(jī)配有防逆轉(zhuǎn)裝置，生產(chǎn)廠家為：上海響當(dāng)當(dāng)，參數(shù)見表二：

電機(jī)型號(hào) YLB-250-1-4

電壓 380v

電流 85A

功率 55kw

轉(zhuǎn)速 1460r/min

重量 750kg

結(jié)構(gòu) 電機(jī)為空心軸，泵軸插入電機(jī)并由鍵傳動(dòng)

1.3水泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)值超標(biāo)

長軸深井泵在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)并異常跳機(jī)現(xiàn)象。振動(dòng)值高達(dá)6.5mm/s，同時(shí)還發(fā)出“鐺鐺”響，泵運(yùn)行電流超過103A，長時(shí)間超電流運(yùn)行使空氣開關(guān)動(dòng)作而跳機(jī)。根據(jù)國標(biāo)GB10889-89《泵的振動(dòng)與評價(jià)方法》：泵的振動(dòng)≤2.8mm/s合格，泵振動(dòng)超標(biāo)且出現(xiàn)明顯異常。

2.造成泵振動(dòng)的關(guān)鍵問題和處理方法

在對深井泵解體檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些問題，結(jié)合這些問題，我們進(jìn)行了深入的分析，并推斷出造成泵振動(dòng)超標(biāo)和跳機(jī)的根本原因，同時(shí)針對相應(yīng)問題提出了處理方法并付諸實(shí)施，取得了較好的效果：

2.1筒體連接螺栓遺失

外筒體的連接螺栓或螺帽有部分遺失情況（見圖一），五節(jié)外筒體共 40顆螺栓中18顆遺失螺帽或螺栓，連接螺栓用于緊固外筒體形成海水流通的流道，螺栓的缺失將直接導(dǎo)致護(hù)管和中間支架間產(chǎn)生2-3mm張口，并對泵的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生惡劣影響。首先，張口直接導(dǎo)致海水介質(zhì)的泄露，造成泵的出力不足，出口壓力明顯下降；其次，五級(jí)外筒體產(chǎn)生的張口將最終累積到葉輪導(dǎo)流殼處，造成導(dǎo)流殼和轉(zhuǎn)子部件不同心，導(dǎo)流殼直接落在葉輪上產(chǎn)生磨損，轉(zhuǎn)子部件的軸系和銅軸承之間產(chǎn)生偏磨。葉輪導(dǎo)流殼的劇烈磨損將導(dǎo)致軸功率的增加，電流超過103A；銅軸承的嚴(yán)重偏磨會(huì)使軸系甩動(dòng)加劇，泵體劇烈振動(dòng)并發(fā)出“鐺鐺”異響。

處理方法：針對螺栓脫落的問題，我們采用了尼龍防松螺母，在螺紋的底部處嵌入尼龍彈性墊圈來增大摩擦力，同時(shí)采用十字交叉法分三次將螺栓的力矩緊固到300NM，使螺母連接緊固，防松可靠。

2.2泵的導(dǎo)軸承劇烈磨損

泵的中間支架導(dǎo)軸承磨損嚴(yán)重，雙邊磨損量最高達(dá)到4mm。導(dǎo)軸承選材為銅，金屬銅具有：摩擦系數(shù)高、傳熱性好、抗干磨能力差的特點(diǎn)。導(dǎo)軸承用來徑向約束泵的5根長軸，使泵的軸系垂直，提高運(yùn)轉(zhuǎn)過程中軸系的穩(wěn)定度。水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，軸和導(dǎo)軸承之間將不可避免的產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，銅的摩擦系數(shù)比石墨、橡膠、賽龍、聚醚醚酮高，在海水環(huán)境中將快速磨損，當(dāng)軸和軸承之間單邊間隙超過1mm時(shí)，泵的軸系將在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中形成紡錘形甩動(dòng)，泵會(huì)表現(xiàn)出振動(dòng)超標(biāo)的現(xiàn)象。

處理方法：將導(dǎo)軸承更換成賽龍軸承，將軸承和軸之間的單邊間隙調(diào)整在0.20mm左右。由于賽龍軸承具有摩擦系數(shù)低、傳熱性差、抗干磨能力好（干起動(dòng)30S）、承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且在海水系統(tǒng)中被大量使用驗(yàn)證，可以很大程度上延長導(dǎo)軸承的使用壽命，保證設(shè)備的可靠性。

2.3導(dǎo)軸承未設(shè)計(jì)防止轉(zhuǎn)動(dòng)和墜落的結(jié)構(gòu)

導(dǎo)軸承外徑和軸承體支架內(nèi)徑之間僅靠過盈配合定位，未設(shè)計(jì)防止導(dǎo)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)和墜落的結(jié)構(gòu)，從而增加了導(dǎo)軸承磨損脫落失效的風(fēng)險(xiǎn)。沖洗水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡使得軸沿著軸系中心甩動(dòng)，軸在甩動(dòng)過程中不可避免的和導(dǎo)軸承之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，導(dǎo)軸承在摩擦力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)起來，并和中間支架內(nèi)壁間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，導(dǎo)軸承的外圓將迅速磨損，由于缺少導(dǎo)軸承的防脫落設(shè)計(jì)，導(dǎo)軸承外圓會(huì)急劇磨損、外徑減小并脫落下來，此時(shí)導(dǎo)軸承對軸系的徑向支撐作用已失效，整個(gè)軸系由于導(dǎo)軸承的脫落將產(chǎn)生更大的甩動(dòng)，表現(xiàn)在泵體上為振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)、噪音巨大，并跳泵。

處理方法：在軸承體支架內(nèi)壁上設(shè)計(jì)凸臺(tái)，使軸承安裝上后剛好落到凸臺(tái)上，在軸承體支架上鉆兩個(gè)定位孔，攻M8的螺紋，并擰上緊定螺釘，將軸承體軸承緊固在中間支架上，見圖二，通過這種設(shè)計(jì)可以防止軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)和脫落，防止軸承失效。

2.4軸彎曲度超標(biāo)

對電機(jī)軸、傳動(dòng)軸、葉輪軸進(jìn)行彎曲度檢查發(fā)現(xiàn)彎曲度超標(biāo)，結(jié)果如下：

第三根軸中間處彎曲值 0.12mm

第四根軸中間處彎曲值： 0.20mm

經(jīng)咨詢廠家泵軸的彎曲度應(yīng)當(dāng)≤0.08mm。以上兩根軸彎曲度超標(biāo)嚴(yán)重，將使泵的口環(huán)和密封環(huán)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生摩擦，同時(shí)軸系產(chǎn)生振動(dòng)。

處理方法：更換新泵軸，新泵軸的跳動(dòng)值應(yīng)保證在0.04mm以內(nèi)。如果沒有新泵軸的備件，可以考慮使用直軸工具進(jìn)行直軸。

2.5水泵底座水平度不符合標(biāo)準(zhǔn)

沖洗水泵底座縱向橫向水平度在0.8～1.0mm/m之間，泵井下垂直長度達(dá)11米，均為懸空掛置，底座水平度的偏差導(dǎo)致?lián)P水管垂直度越往下偏差越大，水泵運(yùn)行過程中必將產(chǎn)生揚(yáng)水管和軸的振動(dòng)。揚(yáng)水管的垂直度偏差過大還會(huì)在水泵運(yùn)行過程中產(chǎn)生交變應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起揚(yáng)水管的斷裂或者脫落。

處理方法：沖洗水泵在其揚(yáng)水管的總長度范圍之內(nèi)，其垂直度誤差應(yīng)當(dāng)控制在±2mm的范圍之內(nèi)，所以泵座的縱向橫向水平度應(yīng)當(dāng)在0.18mm/m范圍內(nèi)。在回裝泵體時(shí)用0.02mm/m的水平儀將泵座的水平度調(diào)整到0.10mm/m左右，保證泵懸空部分的揚(yáng)水管的垂直度偏差在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

3.其他影響設(shè)備正常運(yùn)行問題

3.1擋沙環(huán)腐蝕嚴(yán)重

檢查擋沙環(huán)外觀發(fā)現(xiàn)，內(nèi)壁和端面被海水沖刷侵蝕嚴(yán)重，表面有大量的坑蝕和銹跡，已經(jīng)失去擋沙性能。由于擋沙環(huán)的材質(zhì)為316，耐海水腐蝕能力較弱，需要重新選擇耐海水腐蝕材料來制造擋沙環(huán)。

處理方法：聯(lián)系廠家考慮海水腐蝕性較強(qiáng)的情況，選擇雙相不銹鋼為材料來加工新?lián)跎抄h(huán) 。

3.2泵提升量調(diào)整過大

在裝配完成后需要調(diào)整提升量，通過旋轉(zhuǎn)泵上端的提升螺母將泵轉(zhuǎn)子部件提升5-6mm，使泵的葉輪處于導(dǎo)流殼內(nèi)軸向的中間位置，泵的工作效率較高。但實(shí)際裝配人員誤將提升量調(diào)整到了10mm，使葉輪的上蓋板和導(dǎo)流殼下端面直接接觸，動(dòng)靜部件間產(chǎn)生嚴(yán)重磨損。

處理方法：我們更換了磨損量嚴(yán)重的葉輪和導(dǎo)流殼，并在泵裝配完成后將泵的提升量調(diào)整到5-6mm，使泵的動(dòng)靜部件之間分離，保證泵能夠正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)

3.3海水倒灌污染外接冷卻水

盤根外接冷卻水管路上未設(shè)計(jì)逆止閥，導(dǎo)致啟泵后自潤滑管路中海水倒灌回外接冷卻水管路，污染外接冷卻水源。泵啟動(dòng)前需要先開啟外接冷卻水的隔離閥，將冷卻水注入盤根和護(hù)管中，待盤根和護(hù)管中導(dǎo)軸承充分冷卻后再啟動(dòng)泵，泵啟動(dòng)后海水通過出水口自潤滑管路接入到冷卻潤滑水管路上。由于泵出口海水的壓力為0.4MPa，遠(yuǎn)高于外接冷卻水的壓力，在未關(guān)閉隔離閥之前，部分海水將順著外接冷卻水管倒灌并污染冷卻水源，造成其它系統(tǒng)回路中氯離子含量超標(biāo)，加劇電化學(xué)腐蝕，對其它系統(tǒng)造成不可逆的傷害。

處理方法：在外接冷卻水源的系統(tǒng)管路上增加逆止閥，使得水只能夠單向流動(dòng)，徹底防止海水倒灌后污染外接水源。

4.維修過程中良好實(shí)踐和預(yù)防措施

泵裝配完畢后對泵進(jìn)行抽水試轉(zhuǎn)，水泵的出水口壓力穩(wěn)定在0.5MPa，振動(dòng)≤2.8mm/s。運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)對水泵的日常巡檢，如果發(fā)現(xiàn)水泵運(yùn)行振動(dòng)、聲音異常，立即停止水泵的運(yùn)行，并通知檢修人員對水泵的故障進(jìn)行檢查、處理。

泵由于室外放置，長時(shí)間停機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成泵內(nèi)零部件的銹蝕，同時(shí)大量的海水鹽結(jié)晶會(huì)出現(xiàn)在動(dòng)靜結(jié)合的縫隙處，應(yīng)當(dāng)定期將泵切換運(yùn)行，提高泵的使用頻率，同時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)泵的缺陷，有利于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

大修時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇至少兩臺(tái)運(yùn)行情況較差的泵做解體大修，保證泵的導(dǎo)軸承得到及時(shí)更換。

建立完備的備件庫存保障，確保有充足備件，例如：軸、導(dǎo)軸承、殼軸承、擋沙環(huán)、O型圈、油封。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王優(yōu)強(qiáng)、李鴻琦，水潤滑賽龍軸承及其潤滑性能綜述，潤滑與密封，2003年第1期