某M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)主潤(rùn)滑油電機(jī)振動(dòng)大分析及處理研究

后小軍

（深圳能源集團(tuán)股份有限公司東部電廠，廣東 深圳 518120）

潤(rùn)滑油的作用是為燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)各個(gè)大軸軸承提供潤(rùn)滑油作用，減輕大軸與軸瓦之間的磨損，同時(shí)散去這些部件因摩擦產(chǎn)生的熱量，潤(rùn)滑油系統(tǒng)油質(zhì)的好壞直接影響汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。深圳某電廠配置3×350MW級(jí)M701F型單軸燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組。汽輪機(jī)主潤(rùn)滑油系統(tǒng)設(shè)兩臺(tái)交流潤(rùn)滑油泵，一臺(tái)直流事故潤(rùn)滑油泵。交流潤(rùn)滑油泵出口設(shè)計(jì)壓力為0.56MPa，轉(zhuǎn)速1500r/m，供油流量384t/h，泵電機(jī)功率為160kW。3臺(tái)潤(rùn)滑油泵安裝方式為垂直立式離心式，泵基座布置在潤(rùn)滑油箱上面，油箱頂部承重。

1 故障現(xiàn)象

自建廠以來(lái)，3號(hào)機(jī)組交流潤(rùn)滑油B泵電機(jī)振動(dòng)一直偏大，最大值達(dá)到了0.212mm/m，潤(rùn)滑油電機(jī)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)極限值為0.085mm/m，3號(hào)機(jī)組潤(rùn)滑油電機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)已經(jīng)超過(guò)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，潤(rùn)滑油泵運(yùn)行時(shí)整個(gè)潤(rùn)滑油箱都隨著振動(dòng)。潤(rùn)滑油電機(jī)振動(dòng)大對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大的影響，而且潤(rùn)滑油電機(jī)振動(dòng)大還會(huì)導(dǎo)致泵軸承磨損加快，導(dǎo)致泵軸承壽命縮短，影響軸瓦安全。隨著運(yùn)轉(zhuǎn)、移動(dòng)之間的摩擦，逐漸形成一些顆粒物質(zhì)，這些物質(zhì)黏貼在油系統(tǒng)上或者隨著運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)入油系統(tǒng)中，形成油污染。下表1是根據(jù)檢修人員記錄的電廠3臺(tái)機(jī)組6臺(tái)潤(rùn)滑油泵運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)。從表1中可以看出，3號(hào)機(jī)組B潤(rùn)滑油泵的振動(dòng)值超出標(biāo)準(zhǔn)值上限3倍左右，振動(dòng)最大。

表1 機(jī)組潤(rùn)滑油泵運(yùn)行振動(dòng)值

2 原因分析

振動(dòng)大的原因有很多，有些是漸進(jìn)的，有些是突發(fā)的，漸進(jìn)的一般是泵體部分零件磨損、間隙過(guò)大造成。突發(fā)式的一般有軸承損壞、抽空、地腳螺栓松動(dòng)。導(dǎo)致機(jī)組潤(rùn)滑油泵振動(dòng)的原因較多，主要有電氣方面、機(jī)械方面。

2.1 電氣方面

電機(jī)內(nèi)部磁力不平衡和電氣系統(tǒng)的失調(diào)常引起振動(dòng)。常見(jiàn)的原因有電機(jī)軸承磨損、電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不合格、電機(jī)缺相、電動(dòng)機(jī)鐵芯硅鋼片過(guò)松、磁場(chǎng)不平衡引起振動(dòng)等。

在機(jī)組停機(jī)后，將潤(rùn)滑油泵的電機(jī)拆除，并將電機(jī)送到工廠在電機(jī)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行振動(dòng)的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)電機(jī)振動(dòng)為0.02mm/m，電機(jī)振動(dòng)很優(yōu)秀，因此可以排除電機(jī)方面的原因。

2.2 機(jī)械方面

（1）轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均。泵葉輪或電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均，葉輪葉片的厚薄不勻。這種葉輪旋轉(zhuǎn)起來(lái)就會(huì)對(duì)整個(gè)泵體產(chǎn)生周期性激振力，使泵體產(chǎn)生振動(dòng)。大修期間對(duì)泵解體檢查，泵的葉輪并無(wú)汽蝕，葉輪厚薄一樣，轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布均勻，可排除此項(xiàng)原因。（2）泵與電機(jī)軸不在一條直線上。如果泵軸與電機(jī)軸不同心，接合面不平整度達(dá)不到要求（機(jī)械加工精度差或安裝不合要求）就會(huì)使聯(lián)軸器間隙隨軸旋轉(zhuǎn)而忽大忽小，因而引起振動(dòng)，劇烈振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致滑油泵軸承受損。潤(rùn)滑油泵立式（安裝型式如圖1所示）安裝在潤(rùn)滑油箱頂部，油箱高度為2300mm，體積為32000L，油箱頂板厚50mm，立板及底板厚12mm。油箱頂板內(nèi)部布置有40mm×80mm高的加強(qiáng)筋，另外油箱四周還布置有150mm工字鋼作為油箱立面的支撐。

圖1 潤(rùn)滑油泵布置圖

將泵與油箱接觸基座的圓面進(jìn)行8等分，用水平儀對(duì)圓面的8個(gè)點(diǎn)相對(duì)于儀器的高度進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 臺(tái)板水平度測(cè)量表

表格中最高點(diǎn)為7.58mm，最低點(diǎn)為5.34mm，泵的直徑為0.96m，因此最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的水平度相差2.24/0.96mm/m=2.33mm/m。潤(rùn)滑油泵與油箱接觸面水平度太差，東西方向達(dá)到2.33mm/m，廠家要求的水平度數(shù)值為0.1mm/m，水平度太差導(dǎo)致泵體安裝后軸心不與地面垂直，電機(jī)安裝在泵上后電機(jī)軸心也不與地面垂直，懷疑該項(xiàng)缺陷是導(dǎo)致振動(dòng)大的原因。（3）聯(lián)軸器螺栓間距不良。聯(lián)軸器螺栓間距不良，聯(lián)軸器螺栓間距精度誤差造成只有一部分螺栓傳遞扭矩，這部分螺栓受力大，因而產(chǎn)生不平衡的力作用在軸上，從而引起振動(dòng)。經(jīng)檢查該廠電機(jī)與泵聯(lián)軸器螺栓間距都在0.01mm/m以內(nèi)，可排除此項(xiàng)原因。（4）軸的臨界轉(zhuǎn)速。軸的臨界轉(zhuǎn)速，當(dāng)泵軸轉(zhuǎn)速逐漸增加并接近泵轉(zhuǎn)子的固有振動(dòng)頻率時(shí)，泵就會(huì)猛烈地振動(dòng)起來(lái)，轉(zhuǎn)速高于或低于這一轉(zhuǎn)速時(shí)，泵就能平穩(wěn)地工作。經(jīng)過(guò)和廠家溝通，潤(rùn)滑油泵轉(zhuǎn)速在設(shè)計(jì)階段避開(kāi)了固有振動(dòng)頻率。（5）由泵軸彎曲引起的振動(dòng)、油泵基礎(chǔ)松動(dòng)或地腳螺栓松動(dòng)等引起泵的振動(dòng)，大修期間測(cè)量了泵軸的彎曲度，檢查地腳螺栓及油泵的基礎(chǔ)，經(jīng)檢查合格，排除了該原因。

綜上所述，經(jīng)過(guò)大修過(guò)程中的檢查，對(duì)存在的原因排除，懷疑的原因?yàn)闈?rùn)滑油泵與油箱接觸面水平度太差，安裝要求值為0.01mm/m，而實(shí)際東高西低，水平度達(dá)到2.33mm/m，導(dǎo)致泵體安裝后軸心不與地面垂直，電機(jī)安裝在泵上后電機(jī)軸心也不與地面垂直，因此振動(dòng)偏大。

3 解決辦法

電廠潤(rùn)滑油泵對(duì)應(yīng)的基座水平度標(biāo)準(zhǔn)值要求在0.1mm/m以內(nèi)。因此，在機(jī)組停機(jī)時(shí)，用便攜式的移動(dòng)車床對(duì)泵與油箱接觸的基座進(jìn)行加工，要求加工精度在0.05mm以內(nèi)，最小加工量為2.24mm。加工后泵基座的水平度數(shù)值如表3所示。

表3 加工后基座水平度

經(jīng)過(guò)加工后最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的水平度差值為（6.27～6.23）/0.96mm/m=0.042mm/m，潤(rùn)滑油泵對(duì)應(yīng)的基座水平度標(biāo)準(zhǔn)值要求在0.1mm/m以內(nèi)。

4 處理效果

按照潤(rùn)滑油泵大修檢修文件包的工序?qū)?rùn)滑油泵及電機(jī)進(jìn)行安裝。安裝后將潤(rùn)滑油打入主油箱，進(jìn)行潤(rùn)滑油泵振動(dòng)測(cè)試。用振動(dòng)儀對(duì)電機(jī)8個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)值進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果如表4所示。

表4 處理后3號(hào)機(jī)組潤(rùn)滑油B電機(jī)振動(dòng)值

3號(hào)機(jī)組B電機(jī)最大振動(dòng)數(shù)值為0.067mm/m，低于0.085mm/m，振動(dòng)數(shù)值為優(yōu)秀，徹底解決了潤(rùn)滑油泵振動(dòng)大的缺陷。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)內(nèi)投產(chǎn)的三菱M701F-3型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油都布置在潤(rùn)滑油箱頂部，立式安裝，立式泵的水平度對(duì)泵振動(dòng)的影響很大。而潤(rùn)滑油箱頂部蓋板一般都是整體運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)之后焊接，焊接后頂板的水平度很容易發(fā)生變化，如果不及時(shí)處理，就可能影響油泵及電機(jī)的振動(dòng)。該廠3號(hào)機(jī)組自投產(chǎn)至今振動(dòng)一直都很大，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)其他M701F-3型機(jī)組至少有5臺(tái)次出現(xiàn)過(guò)潤(rùn)滑油泵電機(jī)振動(dòng)大故障。因此，機(jī)組潤(rùn)滑油泵置于潤(rùn)滑油箱的立式布置是振動(dòng)大的原因之一。