立式凝结水泵组振动监测及处理方法探讨

李锐波

(深圳市广前电力有限公司，广州 深圳 518000)

1 概况

我厂装机容量为3台390MW燃气蒸汽联合循环发电机组，凝结水泵为沈阳工业水泵厂生产，型号：81N-277，驱动电机为湘潭电机厂生产，型号：YKKL450-TH，其主要参数为：功率630KW，电流73.8A，电压 6KV，转速 1480r/min，上轴承7330AC/P6，下轴承6226/P6.每台机组配置2台凝结水泵组，一台运行一台备用。

对于电厂来说主要辅机的正常运行与机组的安全运行息息相关，辅机运行中最常见的缺陷就是振动、温度，下面结合实例对我厂凝结水泵振动的产生、监测、分析和处理进行介绍，希望对今后类似的缺陷处理有一定的帮助。

2 案例介绍

2.1 #1机组A、B凝结水泵

2.1.1 振动监测

2006年7月5日#1机组两台凝结水泵开始带负荷试运转，测量电机上端部水平位置最大振动值为230um，为了分清电机与泵对振动的影响，对#1机组两台凝结水泵进行拆开连轴器，电机单独空载运行，测得电机空载运行振动最大的水平位置（最大振幅110um），振动方向与凝结水泵进出管的走向一致。

2.1.2 诊断分析

造成水泵振动的因素较多，我们从设备安装主要环节开始排查，即从泵的基础、安装的垂直度、连轴器对中情况、电机的本体质量情况等方面着手。检查过程如下：

2.1.3 电机与水泵的地脚螺栓是否紧固。如地脚螺丝松动，势必造成电机水泵运行振动增大。检查地脚螺丝紧固无松动，基础面水平误差在0.1mm以内。

2.1.4 电机与泵的中心调整是否在规定范围之内。中心不正是引起振动增大的常见原因之一。检查电机与泵的中心偏差值为30um，在合格范围之内。

2.1.5 立式电机与水泵的连轴器之间轴向热胀冷缩有无足够的间隙。确保两半连轴器之间能够自由的沿轴向连续运行，必须有一定的伸缩量，否则可能造成电机在热态时振动值增大。检查电机与水泵的连轴器之间有1mm空隙，大于计算值电机伸缩量0.8mm，电机轴向有足够的热胀冷缩余量。

2.1.6 拆开凝结水泵的连轴器连接螺丝进行电机空载运行，发现电机振动最大的水平位置（最大振幅110um），振动方向与凝结水泵进出管的走向一致，拆除管道连接螺丝，使泵体独立，重新启动电机振动还是没有减少。将测振仪放在振动最大的水平位置上，停运电机，振幅未见明显减少，伴随转速慢慢降下来。根据湘潭电机厂的出厂试验报告，电机出厂时的振动测试值为21um，可暂时排除电机方面。

2.1.7 电机空载运行时，由湘潭电机厂技术人员在现场对电机运行做相位、频谱试验作进一步分析，1倍转速频率在振动频谱中占成份不多，同时存在少量的2.4.5倍转速频率的谐波频率，且振动信号相位在120度区域范围内不断变化，没有一个比较稳定的不平衡相位，说明转子平衡值在合格范围内。由此可见引起振动大的原因应不在电机本体上。

2.1.8 电机空载运行时，通过在电机底座泵支撑法兰出口侧加千斤顶的办法，增加泵支撑法兰的机械强度和改变基础台板的受力方向，如图1所示位置，电机振动大幅减小至79um，而在对面侧加千斤顶却使电机振动值增大。将电机底座与泵支撑法兰连接处的固定连接螺母逐步松开，电机上方的振动值减少至35um，因此初步估计是水泵支撑法兰刚度不够。各专业组成员再次到现场仔细检查，发现B凝结水泵支撑法兰台板与混凝土的接合处有细小的裂纹，支撑法兰台板底部与垫块之间有较多的空隙未完全灌浆，造成基础结构不够牢固。经讨论决定，在泵支撑法兰台板与水泥基础间进行加固强化，用垫铁分别插入泵支撑法兰台板与水泥基础两边结合面之间并紧固，重新启动电机运行，电机振幅值由110um降为48um。为进一步证实振动起因与电机本体关系，重新慢慢松开电机底座与泵支撑法兰之间的紧固螺母，电机上端水平位置振动幅值下降为28um（与电机出厂报告中的数据21um接近）。由此可见，水泥基础二次灌浆未将所有空隙灌满是引起振动的根本原因，而泵台板的刚度欠佳，遇到一定扰动就会产生振动，加剧了振动幅值的增加。

图2

3 处理结果

3.1 根据诊断结果，在两台水泵的铸铁台板上各钻四个Ф25mm的灌浆孔（如图2），使水泥基础与泵支撑法兰台板结合在一起，提高泵座的整体稳固性。使用高质量不收缩混凝土，采用带压膨胀灌浆方式灌满混凝土。在二次补灌浆水泥经过五天时间的固化后，A、B凝结水泵电机作空载及校中心带负荷试验，试验结果为空载转动最大振动幅值A泵73-76um、B泵32um，带负荷转动试验最大振动幅值A泵45um、B泵50um，在80um合格范围之内，属于优良等级。

3.2 通过监测、诊断发现造成#1机组凝结水泵振动的主要原因是：二次灌浆存在缺陷，泵支撑法兰台板刚度欠佳。通过提高灌浆和加强支撑刚度，很好的解决了振动问题，同时为#2、#3机组凝结水泵组的安装提供了参考。

4 #2机组B凝结水泵

4.1 振动监测

2007年6月，发现#2机B凝结水泵电机振动异常，接近最大允许值80um，且呈发展趋势，立即组织人员对该电机的振动情况进行监测和分析。通过推力瓦承受电机转子和水泵转子的重量，泵体与悬空支撑的管道相连，故振动从下往上呈逐渐变大趋势，且容易受到相关设备的影响，通过技术人员商定，确定采用边跟踪测试边诊断处理的检测方法，重点放在监测该电机上端振动的变化。

4.2 诊断分析

经了解该电动机以前就曾因振动问题返厂修理过，当时厂家空载试运转时振动情况良好，但运抵现场安装好进行负载时转时发现其上端振动值仍然偏大，在80um左右波动，运行三个月后，上升至100um，超出了厂家设定的最大允许值80um。考虑到立式电动机离地越高振动越大，上端轴承最容易受到振动影响，停机检查，发现一侧轴承内圈磨损明显。更换该轴承后，电动机上端振动一度降到77um，但一个月后又上升至98um左右，这说明转子上端部分有可能存在弯曲现象。

湘潭电机厂技术人员用最新电动机测振设备——恩泰克数据采集器在负载运行的状态下对该电动机振动数据进行采集和频谱分析。（如图3）

从图中可看出，2号测点的1倍转速频率在振动频谱中占优势，存在少量的2、4、5倍转速频率的谐波频率，此特征表明电动机可能发生如下故障：a、转子不平衡，b、转轴弯曲，c、机座松动。频谱图中还出现保持架故障特征频率FTF≌0.4N=600R/min，这主要是因为轴承容易受到径向冲击，激发出保持架的故障特征频率，实际上检查保持架未发现异常。检查机座各紧固螺丝，没有发现松动现象，基础紧固情况良好。综上所述，转子不平衡和转轴弯曲是电动机振动偏大的主要原因。

4.3 处理结果

根据诊断结果，对该泵电机进行解体检查处理，在转子校动平衡之前，为确认转轴是否弯曲，先校验上端轴承位的同心度。

图3 电动机2测点振动频谱图

图4

4.3.1 拆卸两端轴承和推力轴承的推力头，清洗干净转子，以转子两端中心孔为基准，用百分表逐点测量各部位跳动量（如图4）。开始时测得B、C两部位径向跳动量均超过允许值50um，改以B、D部位为基准校验后，C部位径向跳动量合格，A部位超限。考虑实际运行时承重轴承为推力轴承，上、下端轴承只起径向定位作用，且振动异常只表现在A部位，故采取刷镀A部位的处理方法，恢复径向跳动量至允许值内。

4.3.2 在修理好转子A部位的基础上，以A、D部位为基准，重校转子动平衡。转子动平衡校验前后进行了两次，第一次未在B部位装上轴承推力头校验，只改变两端平衡块多在位置，将转子不平衡量校验至合格范围内，结果空载试转时测得振动值比处理前还大，达88um。第二次装上轴承推力头校验，发现B侧残余不平衡量又不合格，经重新调整两端平衡块所在位置后，再次测该电机空、负载试转时，振动值均大幅改善，下降至53um左右。经过一个多月的跟踪监测，发现该泵电机振动呈下降趋势，稳定在44um左右，属于优良等级。

4.3.3 通过监测、诊断发现转子不平衡和转轴弯曲在出厂前就已存在，说明生产厂家对立式电动机的振动测试方法存在不足之处。转子不平衡的原因是转子在校验动平衡时忽略了作为附件的轴承推力头，理论上圆柱体加工件不必校验动平衡，但其通过键固定到转子上后，就有可能因为加工键槽而引起残余不平衡量增大，所以必须装配在一起校验才行。

5 结束语

立式凝结水泵组振动值超标是电厂普遍存在的一个问题，涉及设备设计、制造、安装、检修质量和运行方式等多方面的原因，其中任一个环节、任一套工艺工艺出现偏差都有可能造成振动增大或设备损坏。因此要求相关各方严格按照国家有关规定，提高设计质量、严要求、高标准、精施工，把好泵、电机的设计制造、安装、运行和检修质量的每一个关卡，就一定能解决好设备的振动问题，确保机组的安全稳定运行。

[1]袁宏义，牛明忠，叶慧秀，王保华编著.设备振动诊断技术基础 [M].北京：国防工业出版社，1991年7月第一版.

[2]沈标正.电机故障诊断技术[M].北京：机械工业出版社，1997年.

[3]湘潭电机股份有限公司.三相立式异步电动机使用说明书[S].2003年.