7LDTN立式多級(jí)凝結(jié)水泵振動(dòng)分析與處理

李衛(wèi)

摘要：介紹7LDTN-5立式多級(jí)凝結(jié)水泵組振動(dòng)問題分析。通過對(duì)凝結(jié)水泵及電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，查找凝結(jié)水泵振動(dòng)故障根源，分析振動(dòng)原因，提出檢修技術(shù)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水泵;聯(lián)軸器;瓢偏;振動(dòng)

一、概況

攀鋼發(fā)電廠，裝機(jī)容量3×100MW汽輪發(fā)電機(jī)組，凝結(jié)水泵型號(hào)為7LDTN–5型立式多級(jí)水泵（沈陽水泵廠生產(chǎn)），揚(yáng)程130mH2O，流量280m3/h，轉(zhuǎn)速1480r/min，允許汽蝕余量1.5m，效率67%;配用電機(jī)型號(hào)YL355–4，功率250kw，電壓6000V，電流：29.6A，轉(zhuǎn)速：1480r/min，絕緣等級(jí)F。每臺(tái)機(jī)組配置2臺(tái)凝結(jié)水泵，一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用。

三臺(tái)機(jī)組分別于1995年、1996年投產(chǎn)，投產(chǎn)時(shí)凝泵狀態(tài)良好。3#機(jī)1#凝泵在2008年一次凝泵電機(jī)漏油檢修后，凝泵電機(jī)頂端軸承室振動(dòng)加劇，勉強(qiáng)處理到0.15mm振動(dòng)幅值運(yùn)行;后在歷次大修試轉(zhuǎn)，凝泵振動(dòng)不容易達(dá)到0.08mm合格標(biāo)準(zhǔn)，每次大修凝泵振動(dòng)都是難點(diǎn)，要反復(fù)檢修多次才能勉強(qiáng)運(yùn)行。

2010年1#機(jī)大修后，凝泵振動(dòng)超過0.12mm不能合格，當(dāng)時(shí)對(duì)凝泵基礎(chǔ)、電機(jī)檢修都進(jìn)行了分析和處理，仍然不能有效解決凝泵振動(dòng)問題。凝泵大修成為我廠一項(xiàng)非常困難的檢修項(xiàng)目，至今凝泵大修仍然困擾著每次大修順利結(jié)束。

二、原因分析

（一）凝泵結(jié)構(gòu)

7LDTN–5泵為立式筒袋式結(jié)構(gòu)，由三大部份組成：進(jìn)水部份、工作部份、出水部份。

進(jìn)水部份由圓筒體在筒體內(nèi)部形成密閉的真空，凝結(jié)水通過筒體的進(jìn)口法蘭，進(jìn)入筒體再到泵的工作部份。

工作部份由下軸承支座、誘導(dǎo)輪、葉輪、首級(jí)導(dǎo)流殼、泵軸、次級(jí)導(dǎo)流殼等主要零部件組成，工作部份用氟樹脂制成的下軸承、導(dǎo)軸承作徑向支撐，導(dǎo)軸承中開有潤(rùn)滑溝，直接利用泵內(nèi)介質(zhì)冷卻、潤(rùn)滑。

出水部份由變徑管、軸承體、接管、泵座、傳動(dòng)軸等組成，介質(zhì)自工作部份流出進(jìn)入出水部份，再經(jīng)過泵座的吐出管排出。

泵體沒有設(shè)計(jì)軸向推力裝置，泵與電機(jī)聯(lián)接為凸緣聯(lián)軸器，屬剛性聯(lián)軸器;聯(lián)軸器與軸固定使用圓螺母與止動(dòng)墊，可承受很大的軸向力;聯(lián)軸器之間有兩半調(diào)整墊板，通過調(diào)整墊板厚度來滿足泵軸竄量要求。泵推力通過凸緣聯(lián)軸器傳遞至電機(jī)頂部推力調(diào)心滾子軸承29422E，由電機(jī)軸承承受整個(gè)泵組軸向推力。凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意。

電機(jī)結(jié)構(gòu)、與泵聯(lián)接示意。

（二）振動(dòng)歷史狀況

機(jī)組投產(chǎn)時(shí)凝泵振動(dòng)是合格的，每次振動(dòng)都發(fā)生在凝泵及電機(jī)大修后試轉(zhuǎn)。在歷次大修中為處理凝泵振動(dòng)問題，分析處理了很多相關(guān)部位;2012年我們?cè)?jīng)對(duì)2–2#凝泵基礎(chǔ)（200#槽鋼預(yù)埋件制作）進(jìn)行加固，對(duì)振動(dòng)沒有明顯影響，因此振動(dòng)原因與建設(shè)安裝、基礎(chǔ)剛度等沒有相關(guān)性;對(duì)于電機(jī)大修質(zhì)量，機(jī)、電專業(yè)也存在比較大的分歧，YL355–4型電機(jī)是立式電機(jī)，大修后空車試機(jī)振動(dòng)時(shí)好時(shí)壞，有時(shí)達(dá)到0.07mm左右，有時(shí)僅0.03mm，對(duì)此電機(jī)修理單位也沒有更好的解釋。機(jī)械專業(yè)負(fù)責(zé)聯(lián)軸器找中心、聯(lián)接對(duì)輪工作，經(jīng)常在電機(jī)空車試轉(zhuǎn)振動(dòng)狀態(tài)較好時(shí)，凝泵振動(dòng)也不易合格;因此，凝泵組振動(dòng)問題在兩個(gè)專業(yè)中，原因也不能明確分清;造成凝泵組振動(dòng)原因復(fù)雜化。

（三）振動(dòng)相關(guān)凝泵檢修工藝分析

（1）用水平儀嚴(yán)格找好圓筒體水平，必要時(shí)可用墊鐵調(diào)整。按泵類基本要求水平度不大于0.10mm/m，這是凝結(jié)水泵組垂直度保證的基礎(chǔ)。在每次大修中，檢修單位解體后都是嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行調(diào)整的，一般保證要求在0.05mm/m以內(nèi)。

（2）誘導(dǎo)輪徑向間隙的調(diào)整，首級(jí)葉輪吐出中心線與首級(jí)導(dǎo)流殼環(huán)形流道中心重合時(shí)，調(diào)整墊的厚薄，使誘導(dǎo)輪襯套的間隙保持在0.2～0.3mm之間，然后裝下軸承支座。依次裝次級(jí)葉輪、定位軸套、卡環(huán)、導(dǎo)流殼等。其中導(dǎo)軸承單側(cè)間隙小于0.80mm，若超標(biāo)更換新的導(dǎo)軸承。軸竄總量控制在5～8mm范圍內(nèi)，總裝后2.5～3.5mm。

（3）在末尾導(dǎo)流殼上裝上變徑管。變徑管裝好后，在未裝中間軸承前，用量具檢查傳動(dòng)軸伸出部分與止口同心，允許偏差0.3mm。

（4）泵軸與電機(jī)軸找中心，在廠家說明書上對(duì)泵與電機(jī)聯(lián)軸器找中心步驟沒有嚴(yán)格的要求;為解決凝泵組振動(dòng)問題，我們對(duì)泵組中心定位要求更加嚴(yán)格，在找中心前，保證傳動(dòng)軸伸出部分與止口同心前提下，再用專用卡套工具將泵軸固定在泵止口中心。調(diào)整電機(jī)底座，要求聯(lián)軸器外圓偏差不大于0.05mm，端面偏差不大于0.03mm，把緊對(duì)輪連接螺栓。聯(lián)軸器找中心示意。

從泵檢修工藝控制上，相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)整、操作方法均嚴(yán)格按照工藝執(zhí)行，在這樣嚴(yán)格的檢修工藝控制下，凝結(jié)水泵組振動(dòng)仍然不能有效控制到合格，這說明還有一些影響凝結(jié)水泵組振動(dòng)的因素沒有查找到。

（四）振動(dòng)原因分析

2012年利用3–2#凝泵大修機(jī)會(huì)再次對(duì)振動(dòng)原因進(jìn)行分析，根據(jù)歷年來凝泵檢修經(jīng)歷，大修后振動(dòng)合格偶然性很強(qiáng)，與泵體檢修控制工藝要求沒有必然聯(lián)系，多數(shù)是需要反復(fù)檢修數(shù)次后，振動(dòng)才能合格。就過程分析，凝泵泵體檢修只進(jìn)行了一次，包括導(dǎo)軸承更換、泵座水平等安裝。第一次電機(jī)空車試轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)振動(dòng)非常好，電機(jī)頂部推力調(diào)心滾子軸承室振動(dòng)0.03mm左右。在這種情況下，找中心，外圓同心度控制在0.05mm，張口控制在0.03mm以下，聯(lián)泵試轉(zhuǎn)，振動(dòng)達(dá)到0.25mm。說明泵組檢修有某種工藝控制存在問題，分析這次檢修過程，泵聯(lián)軸器在泵機(jī)架上找瓢偏達(dá)到0.35mm，與對(duì)輪端面瓢偏不大于0.05mm不相符，而且與泵聯(lián)軸器在車床上找的數(shù)據(jù)嚴(yán)重不相符。分析泵的結(jié)構(gòu)，由于凝泵是多級(jí)離心式水泵，泵過流部份有五級(jí)徑向軸承及軸套，在泵架上找泵聯(lián)軸器瓢偏時(shí)，數(shù)據(jù)疊加了軸承及軸套橢圓及不同心影響，這種瓢偏數(shù)據(jù)不能作為檢修調(diào)整依據(jù)。因此，決定在車床上利用泵短軸找好同心度后，裝配好泵聯(lián)軸器，架百分表找聯(lián)軸器瓢偏，僅0.06mm，依次控制聯(lián)軸器中心調(diào)整。聯(lián)泵試轉(zhuǎn)一次合格，最大振動(dòng)0.05mm。

3–2#凝泵這次大修，聯(lián)泵試轉(zhuǎn)兩次，泵座水平、聯(lián)軸器中心調(diào)整都是在同樣的工藝條件、要求下檢修，可以說沒有變化，不同的是聯(lián)軸器瓢偏測(cè)量和處理進(jìn)行了改進(jìn)，振動(dòng)在優(yōu)良范圍內(nèi)。

分析原因，泵聯(lián)、電聯(lián)對(duì)輪為凸緣剛性聯(lián)接聯(lián)軸器，沒有補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移能力，在找中心情況不好或兩軸結(jié)構(gòu)變形較大時(shí)，不能緩沖減振，致使表現(xiàn)在電機(jī)頂部推力調(diào)心滾子軸承室振動(dòng)劇烈。凝泵組簡(jiǎn)單支撐示意如圖4，理想狀態(tài)下中心狀態(tài)、聯(lián)軸器變形、凝泵組水平、垂直度在控制范圍內(nèi)，泵組振動(dòng)情況很好。從這次3–2#凝泵檢修經(jīng)過，我們的檢修工藝控制，中心狀態(tài)、凝泵組水平、垂直度均在控制中，唯一的就是聯(lián)軸器變形、瓢偏控制和測(cè)量方面。如圖5示意，在凝泵組聯(lián)軸器有瓢偏情況下，把緊對(duì)輪連接螺栓后，由于剛性聯(lián)軸器不可補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)構(gòu)特性，兩軸上被加了一定的預(yù)載荷，電機(jī)頂部推力調(diào)心滾子軸承表現(xiàn)最明顯，軸承圓周承力發(fā)生了偏移，啟動(dòng)后產(chǎn)生不平衡力矩，凝泵組發(fā)生振動(dòng)不可避免。

因此，對(duì)于7LDTN立式多級(jí)凝結(jié)水泵檢修，應(yīng)針對(duì)泵組特殊的結(jié)構(gòu)形式，在檢修過程中要分析測(cè)量數(shù)據(jù)變化原因，找到正確方法，避免錯(cuò)誤的測(cè)量數(shù)據(jù)造成錯(cuò)誤的調(diào)整過程。

在凝泵振動(dòng)問題上，我廠經(jīng)過了約10年時(shí)間的摸索和困擾，先后懷疑過基礎(chǔ)剛度、泵座水平、聯(lián)軸器中心等，基本排除。為了保證凝泵組檢修后振動(dòng)合格，應(yīng)嚴(yán)格電機(jī)檢修工藝，如定子部件各法蘭止口、電機(jī)頂部軸承室止口等，小心拆卸避免構(gòu)件變形，安裝時(shí)清理各結(jié)合面毛刺、裝配到位，以保證立式電機(jī)垂直度。再次，凸緣剛性聯(lián)接聯(lián)軸器瓢偏控制，規(guī)程要求剛性聯(lián)軸器瓢偏不大于0.05mm，瓢偏測(cè)量要采用可靠的方法進(jìn)行。在妥善控制上述兩個(gè)因素基礎(chǔ)上，注意檢修過程中的質(zhì)量控制，凝泵組振動(dòng)問題最終一定能夠得到解決。

參考文獻(xiàn)

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