定子水冷卻泵電機(jī)振動(dòng)大的原因分析與處理

李夢(mèng)林 曹景芳

摘 ?要：某電廠#7機(jī)組A定子水冷卻泵電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)，通過振動(dòng)診斷分析，找到電機(jī)振動(dòng)大的兩個(gè)主要原因，一是聯(lián)軸器對(duì)中不良，二是電機(jī)臺(tái)板與基礎(chǔ)接觸不良，出現(xiàn)“A”型機(jī)械松動(dòng)特征。檢查發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器存在裂紋，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端底腳處臺(tái)板與基礎(chǔ)接觸不良。更換一套新聯(lián)軸器，對(duì)臺(tái)板進(jìn)行防變形加固處理后帶負(fù)荷試轉(zhuǎn)振動(dòng)合格，消除電機(jī)振動(dòng)大缺陷。

關(guān)鍵詞：定子冷卻水泵;電機(jī);振動(dòng)診斷;對(duì)中不良;機(jī)械松動(dòng)

1、設(shè)備概況

某電廠#7機(jī)組為1000MW汽輪發(fā)電機(jī)組，配置兩臺(tái)定子水冷卻泵。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)泵運(yùn)行，另一臺(tái)泵備用。電機(jī)選用江蘇大中電機(jī)股份有限公司YB2-280S-2型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓380V，額定電流134.4A，額定功率75kW，額定轉(zhuǎn)速2970RPM，驅(qū)動(dòng)端與非驅(qū)動(dòng)端軸承型號(hào)均為6314/C3;聯(lián)軸器為梅花式彈性墊圈聯(lián)軸器;冷卻泵選用常州武進(jìn)水泵廠DFB125-80-300型離心泵，流量134m?/h，揚(yáng)程98m，驅(qū)動(dòng)端與非驅(qū)動(dòng)端軸承型號(hào)均為6309;電機(jī)與冷卻泵采用臥式安裝結(jié)構(gòu)。

電機(jī)臺(tái)板與冷卻泵臺(tái)板為一體式臺(tái)板，用四個(gè)螺栓與基礎(chǔ)相連。由于電機(jī)與泵的中心高不一致，電機(jī)側(cè)臺(tái)板高度低于泵側(cè)臺(tái)板高度。電機(jī)四個(gè)底腳用螺栓與臺(tái)板固定，設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

2、故障現(xiàn)象

2021年10月26日，檢查發(fā)現(xiàn)#7機(jī)A定子水冷泵電機(jī)軸承振動(dòng)大。#7機(jī)A定子水冷泵電流97.3A，利用VM-63A振動(dòng)小表測(cè)量振動(dòng)參數(shù)如下：電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)值：⊙137μm，-32μm，⊥109μm（標(biāo)準(zhǔn)≤50μm）;電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)值：⊙120μm，-17μm，⊥75μm;泵驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)值：⊙27μm，-30μm，⊥38μm（標(biāo)準(zhǔn)≤50μm）;泵非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)值：⊙27μm，-9μm，⊥9μm;電機(jī)驅(qū)動(dòng)端及非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)值超標(biāo)。

3、原因分析

利用CX10振動(dòng)測(cè)量分析儀及VM-63A振動(dòng)小表對(duì)該設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步振動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量分析，結(jié)合振動(dòng)特征分析如下：

電機(jī)驅(qū)動(dòng)端頻譜圖中以1X、2X轉(zhuǎn)速頻率為主，其中1X轉(zhuǎn)速頻率幅值遠(yuǎn)高于2X轉(zhuǎn)速頻率幅值，如圖2所示。出現(xiàn)此類頻譜特征的原因有質(zhì)量不平衡、聯(lián)軸器不對(duì)中、“A”型機(jī)械松動(dòng)等。其中不平衡引起的振動(dòng)，其振動(dòng)幅值與等效不平衡質(zhì)量成正比，與等效不平衡質(zhì)量與轉(zhuǎn)子中心之間的距離成正比。該類型電機(jī)轉(zhuǎn)子為鼠籠式鑄造轉(zhuǎn)子，在運(yùn)行中出現(xiàn)部件脫落的概率非常低，并且受轉(zhuǎn)子自身重量及半徑的限制，即使電機(jī)在運(yùn)行中轉(zhuǎn)子出現(xiàn)配件脫落，也很難引起這么大的振動(dòng)幅值。因此質(zhì)量不平衡的原因可以暫不考慮。電機(jī)驅(qū)動(dòng)端時(shí)域波形圖中出現(xiàn)“M”型周期振動(dòng)，幅值最高2.2mm/s，如圖3所示，此振型為典型不對(duì)中特征。泵側(cè)驅(qū)動(dòng)端頻譜圖中以1X、2X、3X轉(zhuǎn)速頻率為主，幅值最高為5.37mm/s，如圖6所示，此頻譜特征進(jìn)一步印證了聯(lián)軸器不對(duì)中的可能。不排除設(shè)備還存在“A”型機(jī)械松動(dòng)的可能。

（2）從振動(dòng)小表測(cè)量的振動(dòng)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端及非驅(qū)動(dòng)端垂直方向振動(dòng)位移值大于水平方向振動(dòng)位移值。一臺(tái)正常運(yùn)行的臥式轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，受定轉(zhuǎn)子自身重量及底腳螺栓對(duì)振動(dòng)的約束作用，其水平方向的剛度遠(yuǎn)低于垂直方向的剛度。所以臥式轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，其水平方向的振動(dòng)位移值遠(yuǎn)大于垂直方向的振動(dòng)位移值。進(jìn)一步測(cè)量電機(jī)底腳與對(duì)應(yīng)臺(tái)板及基礎(chǔ)垂直方向振動(dòng)位移值，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端左側(cè)底腳（從電機(jī)側(cè)向泵側(cè)看，下同）垂直方向102μm;電機(jī)驅(qū)動(dòng)端左側(cè)底腳下邊臺(tái)板垂直方向98μm;電機(jī)驅(qū)動(dòng)端左側(cè)底腳下邊基礎(chǔ)垂直方向3μm;電機(jī)驅(qū)動(dòng)端右側(cè)底腳垂直方向68μm;電機(jī)驅(qū)動(dòng)端右側(cè)底腳下邊臺(tái)板垂直方向73μm;電機(jī)驅(qū)動(dòng)端右側(cè)底腳下邊基礎(chǔ)垂直方向4μm。從振動(dòng)數(shù)據(jù)看出電機(jī)驅(qū)動(dòng)端臺(tái)板與基礎(chǔ)之間垂直方向振動(dòng)幅值差別很大，顯示“A”型機(jī)械松動(dòng)特征。

（3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)端解調(diào)頻譜圖中以軸承外環(huán)故障頻率及其諧波為主，幅值最高0.29g，如圖4所示。電機(jī)驅(qū)動(dòng)端解調(diào)波形圖中沖擊值最高4.4g，如圖5所示，說明電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承外環(huán)輕微磨損。泵側(cè)時(shí)域波形圖中沖擊最高2.6g，如圖7所示。泵側(cè)解調(diào)頻譜圖與解調(diào)波形圖中無明顯軸承故障特征，如圖8、圖9所示，說明泵側(cè)軸承運(yùn)行正常。

結(jié)論：綜上所述，#7機(jī)A定子水冷泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)端底腳下部臺(tái)板與基礎(chǔ)存在“A”型機(jī)械松動(dòng)，電機(jī)與泵之間聯(lián)軸器運(yùn)行時(shí)對(duì)中不良，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承外環(huán)輕微磨損。

4、處理措施

根據(jù)檢修班組的檢修計(jì)劃，機(jī)務(wù)班先進(jìn)行聯(lián)軸器檢查，發(fā)現(xiàn)泵側(cè)靠背輪圓周方向裂紋12mm，如圖10所示。更換新靠背輪一對(duì)（泵側(cè)與電機(jī)側(cè)靠背輪均更換），電機(jī)班更換備品電機(jī)，暫未對(duì)臺(tái)板及基礎(chǔ)進(jìn)行處理。

圖10 ?泵側(cè)靠背輪圓周方向裂紋

對(duì)#7機(jī)A定子水冷泵備品電機(jī)空試，測(cè)量電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)值：⊙20μm，-13μm，⊥14μm;電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)值：⊙19μm，-11μm，⊥11μm（標(biāo)準(zhǔn)≤50μm），振動(dòng)合格，聲音正常。對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行找正后帶負(fù)荷試運(yùn)，運(yùn)行轉(zhuǎn)速為2980r/min，振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)≤50μm，電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端⊙187μm，-8～11μm，⊥63～72μm;電機(jī)驅(qū)動(dòng)端⊙145μm，-22μm，⊥187μm，泵驅(qū)動(dòng)端⊙17～20μm，-60μm，⊥19μm;泵非驅(qū)動(dòng)端-40μm，⊥8μm;電機(jī)與泵振動(dòng)值均超過標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備振動(dòng)超標(biāo)。重新對(duì)電機(jī)四個(gè)底腳螺栓位置處電機(jī)底腳、電機(jī)基礎(chǔ)及電機(jī)臺(tái)板進(jìn)行垂直方向振動(dòng)測(cè)量，各部件振動(dòng)如表1所示，電機(jī)底腳、電機(jī)基礎(chǔ)及電機(jī)臺(tái)板處水平、軸向振動(dòng)均不超過20μm。

由表1中數(shù)據(jù)可以看出，電機(jī)基礎(chǔ)與臺(tái)板間依然存在連接松動(dòng)。對(duì)電機(jī)、泵的基礎(chǔ)及臺(tái)板垂直方向進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，整個(gè)基礎(chǔ)垂直方向振動(dòng)均在2～7微米，但電機(jī)及泵臺(tái)板各位置有明顯差別，如圖11所示，使用塞尺對(duì)基礎(chǔ)及臺(tái)板間連接情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在基礎(chǔ)垂直方向電機(jī)驅(qū)動(dòng)端位置處有間隙，250μm塞尺可塞入。

根據(jù)上述信息綜合分析，更換電機(jī)后電機(jī)振動(dòng)大的原因在于基礎(chǔ)與臺(tái)板在電機(jī)驅(qū)動(dòng)端位置處左右兩側(cè)均出現(xiàn)連接松動(dòng)，進(jìn)一步分析松動(dòng)原因，電機(jī)基礎(chǔ)或臺(tái)板出現(xiàn)變形，造成兩者之間出現(xiàn)間隙，現(xiàn)場(chǎng)在250μm塞尺塞入位置處加裝墊片后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端垂直方向振動(dòng)由185μm降至70μm，軸向由145μm降至55μm。

檢修隊(duì)進(jìn)一步對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固。用32mm厚鋼板制作加強(qiáng)筋，在#7機(jī)A定子水冷泵基礎(chǔ)與底座出現(xiàn)間隙的位置進(jìn)行壓實(shí)緊固，增加基礎(chǔ)臺(tái)板整體剛性，如圖12所示。工作完畢，現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生清理干凈，申請(qǐng)?jiān)O(shè)備試運(yùn)。啟動(dòng)#7機(jī)A定子水冷泵，電流99.6A，測(cè)量振動(dòng)參數(shù)如下：電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)值：⊙42μm，-21μm，⊥19μm（標(biāo)準(zhǔn)≤50μm），電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)值：⊙43μm，-15μm，⊥4μm;泵驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)值：⊙16μm，-16μm，⊥20μm（標(biāo)準(zhǔn)≤50μm），泵非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)值：⊙20μm，-4μm，⊥5μm，振動(dòng)合格，聲音正常。

5、結(jié)束語(yǔ)

引起設(shè)備振動(dòng)大的原因有很多，分析查找設(shè)備異常時(shí)一定要綜合考慮各方面因素。一是需要檢修人員充分了解設(shè)備結(jié)構(gòu)，對(duì)設(shè)備常出現(xiàn)、易出現(xiàn)異常做到心中有數(shù)，二是利用振動(dòng)特征排除部分設(shè)備異常原因，針對(duì)不能排除的原因進(jìn)行逐一分析驗(yàn)證;三是利用精密診斷技術(shù)對(duì)設(shè)備的振動(dòng)情況做進(jìn)一步的分析，精確找出設(shè)備異常原因，既減少了檢修班組的工作量，又提高了設(shè)備異常修復(fù)的效率，為企業(yè)的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益做出巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

李夢(mèng)林，1989年6月生，本科學(xué)歷，生產(chǎn)技術(shù)部精密診斷中心，工程師，從事振動(dòng)診斷與分析工作

曹景芳，1976年9月生，本科學(xué)歷，生產(chǎn)技術(shù)部精密診斷中心，正高級(jí)工程師，從事振動(dòng)診斷與分析工作