核电站重要水泵电机振动异常原因分析及对策

2020-07-12

探索科学(学术版) 2020年5期

海军工程大学湖北武汉 430000

振动是评价水泵电机设备可靠性的重要指标,一旦发生振动,将会直接影响整个水泵系统的安全,表现为引发电机和管路振动,造成零件损坏、零件松动,严重时还会使得某些部件发生变形,进而使得整个系统出现断裂的危险。同时,核电站重要水泵电机振动异常时,会带来噪声污染,容易对在岗人员的心理带来影响,使得其在工作过程当中产生烦躁等不良情绪,进而加大其操作失误的概率。对此类状况就必须对核电站重要水泵电机振动予以高度的重视,并且寻找振动异常的原因,进而有效地解决其存在的问题。

一、核电站重要水泵电机振动来源

核电站重要水泵电机运行系统通常会设计两台泵,一台运行一台备用。重要水泵一旦失效就有停堆的风险,特别是在夏季,出现此类状况就会给整个运行系统带来不可估量的损失[1]。所以在设备的运行期间,通常有相关人员会对重要水泵给予定期振动测量,以了解水泵的振动趋势,通过补频谱分析掌握其运行的状况,当振动出现超标的时候就要及时地对其进行诊断,并且做治理工作。经过相应的数据表明,在核电站的工作过程当中,通常会对重要水泵的电机振动进行定期的测试工作,以发现水泵电机非驱动端轴承座振动是否超标,且波幅是否较大。通常情况下,测振仪的数据频率范围是在10～1000赫兹之内,而振动的结果都是以均方根值显示。

二、核电站重要水泵电机振动异常的原因分析

(一)电机。电机很多结构在转动过程当中都会引起震动现象,稍有不慎会造成核电站重要水泵电机振动出现异常。首先,电机的部件松动、轴承装置松动、铁心钢片松动都会引起电机的异常震动。另外,质量偏心、转子弯曲也都会导致震动。鼠笼式电机转子的笼条断裂,转子就因为惯性力而处于不平衡的状态,进而造成震动。电机在安装过程当中如果存在操作问题、电阻不平衡,也会因为不平衡的电磁力使得整个水泵电机处于异常震动之中[2]。

(二)基础及水泵支架。驱动装置架和基础之间如果没有固定的形式,基础和电机系统就会存在吸收、传递、隔离振动能力变差的现象,从而引起整个水泵产生异常振动[3]。另外,水泵电机的基础过松或者基础刚度不足,水泵则会产生相位差,进而产生异常振动。水泵基础的松动,水泵电机的振动也会进一步地加剧,进而使得振动异常现象发生。

(三)叶轮。首先,叶轮质量偏心,如果叶轮制造过程当中质量不达标就会导致叶轮偏心,叶轮偏心就会使得整个电机振动出现异常。其次,叶轮的数量、出口角距离不合适,也会使得整个水泵电机产生异常振动,在这叶轮的口环与泵体之间的口环是否衬套。另外,隔板衬套之间使用时间是否过长,是否产生磨损,是否导致摩擦力增大都是影响电机异常振动的重要因素之一。

(四)其他附件。水泵的选型和运行状况也会影响电机的振动情况,水泵的工况点和实际工况条件是否符合,对于泵的动力学影响较大,水泵在运行过程当中也能产生径向力会增加其振动,而且单一水泵的选型不当,水泵型号不对也会导致水泵电机的振动频率增加。另外,联轴器周边的间距不良,对称性遭到破坏,也会使得联轴器加长节偏心,产生偏心力,进而使得其失去弹性调节功能。这些因素都会给水泵振动带来影响。

三、核电站重要水泵电机振动异常解决对策

(一)从设计制造环节消除震动。首先,在结构设计方面应该注意设计问题。例如,在轴的设计过程当中要适当地增加传动轴的数目,减少两者之间的间距,而且要科学地减少轴的长度,增加其直径和高度,进而使得轴转速不断增快时减少震动。另外,在设计水泵的轴时应该基于转动轴固有的频率,避开电机转子的角频率,从而防止电机震动异常现象发生。其次,水泵的水力设计应注意以下几点,即要合理的设计水泵的叶轮和流道,要合理的选择叶片数、出口角宽度、排挤系数等,同时应该将叶片的出口边缘设计成20°左右的倾斜角,这样可以减少冲击,保证叶轮的间隙,提高水泵电机的工作效率。最后,要做好基础设计,水泵的基础重量要保证是水泵和电机质量的三倍以上,所以要引起充分地重视。例如,可以通过管道之间设置减振设施,以减少震动。

(二)从安装维护中消除震动。首先,在轴系设计当中,一定要确保水泵轴和电机以及传动轴没有质量问题,如果出现弯曲变形、质量偏心等问题就要加以修正,以确保万无一失才能够进行安装工作。其次,要检查叶轮的动静平衡是否合格。除此之外,要做好支架底板工作,如果震动之下过于疲劳,就应该防止其刚度和强度降低造成的频率下降情况。在日常工作当中,对于间隙和易损件要做好维修工作,以定期检查、更换为基准。

(三)消除水泵操作不当引起震动。实际的操作过程当中,如果两个水泵存在并联关系,应该保证其性能相同,而且性能曲线还要为缓降型,不应该有驼峰。水泵使用过程当中,应该注意找出水泵超载的原因,并且做好消除工作,延长水泵的启动时间,减少其对传动轴承的干扰,减少传动过程当中产生的摩擦、碰撞现象,保证轴承等部件的润滑效果,定期对零件进行注油,以此才能更好地避免水泵因为振幅过大而产生电机异常振动的现象。