16NL型凝结泵电机水平振动大的处理

高振奎

摘 要：文章针对华电龙口公司#5机凝结泵出现的电机水平振动大故障，分析了振动产生的原因、相对应的措施、实验过程、临时处理方案直至最终问题的解决。

关键词：立式凝结泵；水平振动；共振；破坏；改变

1 问题的产生

华电龙口公司#5机组为N220型超高压汽轮机组，配备两台16NL型凝结泵，一运一备。在2013年5月一次设备定期切换后，#1凝结泵出现了电机水平振动大的故障，经多次检查调整甚至更换电机，均未彻底解决，严重影响到机组安全运行。

2 16NL型凝结泵介绍

如图1所示，该泵是双壳筒式立式离心泵。泵体采用上部推力轴承配合径向轴瓦和下部橡胶瓦作为转子支撑，电机转子采用推力轴承；轴封采用外接密封水的浮环式密封。整泵座于混凝土基座上，修后保证泵体水平≤0.02mm/m。设计流量550m3/h，扬程180m，介质为凝结水，正常水温32～43℃，6KV三相四极电机。

图1

3 故障现象

#1凝结泵在切换运行后，发现沿出入口方向（X向）水平振动大，自电机与泵结合处向上至电机顶部，振动逐渐增大，最大达225μm，而Y向水平振动则不大（12～22μm），基础台板处更小，且振动值随负荷、水位、电机转频无规则变化。

4 造成水平振动的主要因素及分析

在故障出现后，我们进行了检查试运，针对现场实际做了对应的推理分析，如下：

（1）泵内或入口管内有空气，空气门开度不够。如果泵内积聚空气不能及时排出，泵在运转过程中会发生较为剧烈的振动，有时伴随较大的噪音，电流也会随之摆动。考虑到是设备切换后产生的故障，首先检查了空气门和密封水门开度，经过多次调整与对比，振动未见明显降低。

（2）低水位、小流量运行。凝结泵在工频状态下，低水位与小流量运行时由于入口流量不稳、不足或出口憋压，泵会发生剧烈振动和噪音，现场处理时，检查出口门开度无异常，联系运行人员提高凝汽器水位，振动明显减轻，但最大值仍>110μm。

（3）转子不对中。立式凝结泵在大修后要校水平，确保转子在运转中旋转中心与重心尽量保持一致。并调整电机转子与泵转子中心对中，确保凝结泵整个转子轴系在运行状态下不因此产生扭曲、反扭及交变应力，而造成相邻部件的振动。

（4）转子不平衡，联轴器及其连接螺栓缺陷。泵在长时间运行后，因汽蚀以及自然磨损的原因，叶轮等部件会产生质量不均造成转子不平衡，引发振动。另外，联轴器联接螺栓弹性圈在磨损后，也会产生质量不均，造成振动。我们还对电机的风叶是否会因积灰不均造成质量不平衡进行了检查。

（5）轴承故障。最直接的表征就是发热和振动。我们对电机轴承进行了的红外图分析，最高温度49.3℃，最低48.5℃，在允许范围内，超声检查也无异常发现。

（6）支撑部件裂纹、基础不牢。支撑部件裂纹，基础松动、软脚，支撑系统的刚度发生变化，将会引发不可逆振动。

5 检修调整过程及采取的措施

（1）对空气系統进行调整发现改善不明显后，又对调整了凝汽器水位，保持较高水位运行，振动值立即下降，振动得到明显改善，各部位均在标准内（最大36μm），要求保持高水位运行。

（2）通过高水位运行的调整后，连续运行一夜（约10小时）无异常，第二天上午9时凝结泵又开始出现振动，各种调整无效。

（3）停运，检查转子对中无异常；更换联轴器螺栓弹性圈，试运振动无改善。空试电机，振动110μm，进一步检查电机轴承和电机风叶无异常发现；将电机吊离后放于地面，空试振动16μm，怀疑泵体水平出现问题，复查水平在标准范围内，解体上导轴承及推力轴承部件，发现上导轴承间隙超标0.03mm，更换，复装后保持较高水位试运，振动得到改善，但运行2小时左右振动数值上升，最大

175μm。

（4）继续分析，切换凝结泵运行状态，对工频、变频各工况进行抄表记录分析。得出：

a.工频较高水位运行振动数值较小，额定转速下，振动不大，能控制在30μm以下，但机组负荷变化下运行人员操作频繁、调节困难，易发汽蚀现象，增加厂用电；

b.变频运行，初始振动稳定，随转速升高振动逐渐增大，在1170-1330r/min时振动数值明显增大，最大可达198μm，转速继续升高或降低则振动值都下降。

（5）进一步分析认为：振动是共振引起的。在变频运行状态下，在1170-1330r/min时，整个支撑系统（基础、泵、电机、管道等）的固有频率与变频运行时转频相同或成倍数关系，引发共振，因泵X向支撑刚度较弱，Y向支撑刚度强，于是造成了电机X向振动大、Y向振动较小的现象。

（6）制定对策：破坏及改变共振区。

6 采取的措施

通过最后的试验及分析，我们做出以下调整：

（1）调整好空气门开度，并保持凝汽器较高水位运行；

（2）对出入口管道进行外力加固，对电机上部沿X向进行支撑；改变整个支撑系统的固有频率，使其与变频经常运行工况下的转频错开，以消除共振。

经过以上处理后，在多点运行实验，振动没有了“共振”特征，振动数值在各种负荷下均小于50μm，符合标准要求。

7 结束语

采取上述措施后，凝结泵一直运行稳定，但考虑到不是正常的运行状态，在10月份的小修中，我们将凝结泵进行了解体大修，发现首级叶轮、导叶等部件汽蚀、磨损严重，更换磨损和间隙超标的部件后，又对凝结泵基础进行了重新加固，对各管路进行了检查，消除了管道应力，开机后至今运行正常，彻底解决了存在的问题，确保了机组的安全运行。