循環(huán)水泵異常振動故障分析及解決措施

賀立余

摘? 要：近年來，我國電力行業(yè)通過工業(yè)化改革提高了電力產(chǎn)品生產(chǎn)制造能力，為工業(yè)生產(chǎn)與日常生活用電提供了有效的電力能源供給。由于發(fā)電廠的輔機(jī)設(shè)備中，通常會根據(jù)實(shí)際需求選擇適用性較高的循環(huán)水泵設(shè)備，而此類設(shè)備容易發(fā)生振動故障，給發(fā)電機(jī)組造成一定的負(fù)面影響。因此，本文結(jié)合某電廠循環(huán)水泵的異常振動現(xiàn)象，剖析了導(dǎo)致該故障的原因，并在此基礎(chǔ)上，提出了幾點(diǎn)較有針對性的解決措施。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水泵;異常振動;故障;解決措施

以某發(fā)電廠為例，在6*350MW發(fā)電機(jī)組中，于3號機(jī)組配套設(shè)置了2臺（5#、6#）循環(huán)水泵，用于機(jī)組冷卻水系統(tǒng)供水、循環(huán)用戶母管供水，電動機(jī)型號為YKSL2000-14/1730-1。其它參數(shù)如下：（1）額定功率：2000kW;（2）額定電流：250.2A/249.2A;（3）額定電壓：6kV;（4）轉(zhuǎn)速：424RPM;（5）功率因數(shù)：0.82;（6）接線：2Y;（7）定子線圈絕緣：F級。該水泵于2019年投產(chǎn)后，經(jīng)試運(yùn)行、正式運(yùn)行1年后，出現(xiàn)了異常振動問題，為了有效解決該問題，該廠對其進(jìn)行了原因分析與處理。

1.循環(huán)水泵異常振動故障概述

首先，該電廠檢修人員在日常檢修過程中，于2020年12月13日發(fā)現(xiàn)5#循環(huán)水泵異常振動現(xiàn)象，并且伴有較大的電磁噪音。為了進(jìn)一步確定故障，由設(shè)備部檢修人員對設(shè)備進(jìn)行了解體檢修，檢修結(jié)果判定振動故障來源于電動機(jī)。具體情況如下：電動機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動端籠條與端環(huán)位置存在明顯的開裂現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場觀察與手動檢查發(fā)現(xiàn)，屬于籠條焊接位置的開焊問題。硅鋼片位置出現(xiàn)了多處松動，可見明顯的破損與脫落現(xiàn)象。定子端部繞組綁扎方面存在松動現(xiàn)象，定子槽楔存在斷裂、松動現(xiàn)象。

2.循環(huán)水泵異常振動故障的原因分析

2.1應(yīng)力作用

從籠條與端環(huán)境的開焊，是導(dǎo)致循環(huán)水泵異常振動出現(xiàn)的影響因素。而導(dǎo)致開焊的原因，主要集中在各種應(yīng)力作用上。具體如下：

（1）籠條向轉(zhuǎn)子中心產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力?；\條啟動時(shí)會生產(chǎn)“擠流效應(yīng)”，此時(shí)籠條中的電流較大且集中在槽口形成了電流密度差，由此造成籠條上與籠條下之間出現(xiàn)了不均勻溫升，使籠條向轉(zhuǎn)子中心產(chǎn)生了一定的彎曲應(yīng)力。（2）籠條向端環(huán)傳遞的振動力。在籠條嵌裝時(shí)，受到鐵芯沖孔工藝差別的影響松緊程度不同。當(dāng)槽內(nèi)籠條徑向間隔存在時(shí)，徑向振動力會向端環(huán)進(jìn)行傳遞，并在電流相位影響下造成端環(huán)扭曲。（3）籠條產(chǎn)生的軸向拉應(yīng)力。熱傳導(dǎo)性能不同，籠條與籠條之間也會產(chǎn)生不均勻溫升。此時(shí)軸向位移存在差異會迫使籠條引發(fā)軸向拉應(yīng)力，同時(shí)，也會導(dǎo)致籠條產(chǎn)生電磁振動應(yīng)力。

因此，當(dāng)循環(huán)水泵功率較大時(shí)，電動機(jī)啟動瞬間產(chǎn)生的振動幅度會達(dá)到最高點(diǎn)。在這種情況下，受到不同應(yīng)力作用的影響，籠條、端環(huán)焊接位置容易開裂。尤其在啟動過程中存在交變，隨著啟動次數(shù)的增多、溫升也會增大，應(yīng)力的破壞作用也逐漸擴(kuò)大。

2.2嚴(yán)重發(fā)熱

該電動機(jī)屬于鼠籠式類型，存在雙鼠籠深槽，因此轉(zhuǎn)子槽既深又窄。在這種情況下，定子繞組通電后形成感應(yīng)磁場，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受到感應(yīng)電流影響后，轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的漏磁通分布不均勻，具體表現(xiàn)為槽口位置漏磁通多、槽底位置漏磁通少。考慮到其中的電流分布、導(dǎo)體阻抗之間存在反比例關(guān)系，槽口位置的漏抗較小、槽底位置的漏抗較大，所以，漏磁通多、漏抗較小的位置，通過的電流相對較大，反之則較小。此時(shí)上層籠條受到電流熱效應(yīng)的影響，容易出現(xiàn)發(fā)熱，而且在籠條與端環(huán)位置，這種發(fā)熱現(xiàn)象比較嚴(yán)重。進(jìn)一步會造成焊接位置發(fā)熱、變軟，出現(xiàn)開焊現(xiàn)象，進(jìn)而增大振動現(xiàn)象。

2.3其它原因

以焊接工藝為例，籠條與籠條之間存在溫差，會使籠條與端環(huán)焊接時(shí)的質(zhì)量處于不穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)，在焊接方式上采用的是點(diǎn)對面的環(huán)焊方案，因此，焊接后的機(jī)械強(qiáng)度相對較低。受到應(yīng)力作用、發(fā)熱情況的影響，會進(jìn)一步加速焊接位置的開焊。再如，籠條兩端呈為直角，剪切應(yīng)力相對較大，會進(jìn)一步加劇振動、加速開焊，并形成一種惡性循環(huán)。除此之外，定子端部繞組綁扎固定、槽楔連接方面，一直受到交變電磁力的影響，當(dāng)使用時(shí)間延長后，綁扎位置容易發(fā)生松弛、斷開，槽楔也會逐漸松動，進(jìn)而擴(kuò)大振動。

3.循環(huán)水泵異常振動故障解決措施

3.1轉(zhuǎn)子部分的處理

首先，選擇適用性田間好的鑲嵌結(jié)構(gòu)。具體操作如下：（1）測量后于車床上對籠條進(jìn)行切割、拆除。（2）清理鐵芯、測量轉(zhuǎn)子槽，用氬焊修復(fù)硅鋼片。（3）設(shè)計(jì)、加工銅排，選用硬質(zhì)紫銅排（TMY電工用材），改籠條直角為R倒角。（4）對籠條進(jìn)行銑槽處理，按照鑲嵌工藝將轉(zhuǎn)子籠條固定在槽中，通過脹緊方式保障其安裝的牢固性，同時(shí)采用鑲嵌方法，固定端環(huán)，并確保籠條牢固的固定在端環(huán)里。

其次，先用點(diǎn)焊方式焊接籠條外側(cè)與端環(huán)節(jié)，再進(jìn)行內(nèi)側(cè)與端環(huán)節(jié)焊接，焊接完成后清理焊渣并進(jìn)行堆焊，確保其形成半球形增強(qiáng)焊接牢固度。焊接完成后端環(huán)冷卻至200℃以下、150℃以上范圍，對其進(jìn)行刷洗、沖凈、吹干處理。

第三，用F級6895環(huán)氧無溶劑漆浸轉(zhuǎn)子后，進(jìn)行烘焙固化、車床校正、端環(huán)修整、平衡校動。導(dǎo)磁、導(dǎo)電部分用防銹漆進(jìn)行處理，開展交流、直流耐壓試驗(yàn)，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求即可。

3.2定子部分的處理

首先，通過壓縮空氣進(jìn)行清理后，借助高壓蒸汽清洗機(jī)對定子進(jìn)行處理。

其次，對松動部分進(jìn)行全面檢查，包括定子繞組端部綁扎情況、引線綁扎情況，并對松動位置進(jìn)行重新綁扎，確保其牢固度后即可。對于槽楔中存在斷裂、松動的情況，采用敲擊的辦法先將槽楔敲出，墊入絕緣墊條后重新安裝。

第三，采用打磨工藝對定子鐵芯掃膛位置進(jìn)行處理，然后將其送入烘房進(jìn)行烘干處理。處理后應(yīng)結(jié)合試驗(yàn)方法，對定子繞組絕緣、直流耐壓、損耗、溫升等情況進(jìn)行測定與數(shù)據(jù)分析，本次研究中，定子繞組絕緣試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：（1）試驗(yàn)電壓：2500V;（2）絕緣電阻：15s時(shí)為2G，60s時(shí)為5G;（3）吸收比：2.5。（4）測量工具為雙臂電橋，繞組直阻值：AB為0.2455Ω;BC為0.2452Ω;AC為0.2452Ω。定子繞組的直流耐壓試驗(yàn)與泄漏電流測量數(shù)據(jù)如下：（1）溫度：15℃;（2）試驗(yàn)電壓分別設(shè)置為：3000kV、6000 kV、9000 kV、12000 kV、15000 kV;（3）泄漏電流對應(yīng)值為：0uA、1uA、2uA、3uA、5uA;（4）時(shí)間：均為1min;（5）耐壓后絕緣R15/R60時(shí)，對應(yīng)設(shè)置為1.5G/5G。

第四，合格后對定子鐵芯、定子繞組、定子機(jī)殼噴涂防銹漆。

結(jié)束語

總之，在該電廠檢修過程中發(fā)現(xiàn)循環(huán)水泵異常振動現(xiàn)象，并通過分析評估認(rèn)為該故障處于上升態(tài)勢后，通過專題研討方式對導(dǎo)致異常振動故障的原因進(jìn)行了綜合分析，并制定了比較細(xì)致的解決措施。通過解決相關(guān)問題后進(jìn)行組裝與試運(yùn)行，結(jié)果顯示循環(huán)水泵異常振動現(xiàn)象得到了有效控制，其中的磁噪音也處于正常狀態(tài)，從而保障了循環(huán)水泵的有效運(yùn)行，延長了其使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]曾鋒.大型臥式循環(huán)水泵振動大原因分析及處理方法探究[J].中國設(shè)備工程，2022，2（1）：202-203.

[2]張楚，楊毅，金格，等.循環(huán)水泵動態(tài)鏡板翹曲故障診斷及振動評價(jià)討論[J].中國電力，2019，52（2）：144-148，177.

[3]李東平.循環(huán)冷水泵故障與處理[J].中國化工貿(mào)易，2020，12（20）：175-176.