循泵旋转滤网冲洗水泵振动大故障分析

吴学松

(南通天生港发电有限公司，江苏 南通 226003)

1 设备概况

某电厂两台1 050 MW燃煤发电机组采用长江水直流循环系统，每台机组配三台型号88LKXA-15.3、流量12 m3/s、扬程15.3 m、转速370 r/min的单级立式导叶混流循环水泵，泵轴分为3段，总长度为13.5 m，最小淹没深度为4.9 m。循泵采用湿坑结构，分为进水间和泵站间，每台循泵均设有独立的进水流道及拦污栅、清污设施、旋转滤网、冲洗水泵等，每个进水流道中各设置一台侧面进水全框架型旋转滤网，用以清除水源中的较小污物，水流为两侧网外进水、中间网内出水。旋转滤网前设有直立式拦污栅，用以清除水源中粗大污物。每台旋转滤网单独配一台冲洗水泵，每台冲洗水泵供水干管采用母管制供水，由循环水母管引出，升压后对旋转滤网上附着的脏物进行冲洗，防止旋转滤网堵塞。冲洗水泵为立式、单支座长轴两级离心泵，型号为150LB-30X2，设计流量160 m3/h、扬程60 m、转速1 480 r/min，冲洗水泵转子为8根轴，总长13.2 m。在机组运行过程中，当旋转滤网前后水位差达到200 mm时，启动冲洗水泵对旋转滤网进行冲洗，每次冲洗时间为20 min。

2 冲洗水泵振动大故障案例

2018年8月，该电厂1号机A旋转滤网冲洗水泵经过长周期运行后，运行可靠性不断降低，在运行中发生振动大故障，手摸泵座能够感觉到明显的振动。经连续多次观察，发现振动有逐渐加剧趋势，分析判断可能是经长周期运行后冲洗水泵各易损件均不同程度的发生磨损，导致振动等参数超标。若继续运行的话可能会造成设备严重损坏，为查找冲洗水泵振动大故障的原因，对冲洗水泵进行解体检修。

3 冲洗水泵解体检查

检修中解体冲洗水泵，检查联轴器、轴承、泵轴、轴套、扬水管、保持架、导轴承等转子和定子部件，复测泵轴弯曲度、密封环间隙、转子提升量、导轴承与轴套间隙等技术参数，解体检查发现：

(1) 各段扬水管外侧附着密密麻麻的海瓜子，未发现扬水管出现明显锈蚀损坏迹象，各连接端面平整无刮痕；在逐节解体吊出过程中发现两段扬水管连接法兰处有个别螺栓出现松动脱落，可能会导致泵轴与扬水管同心度偏差增大，加剧运行中轴套与导轴承之间的摩擦，发生振动超标。

(2) 检查保持架与导轴承，骑缝螺丝固定牢靠，未出现松动脱落迹象，但各导轴承与轴套接触面均出现了不同程度的磨损痕迹。测量2号～7号导轴承内径，分别为65.40 mm，65.33 mm，65.27 mm，65.37 mm，65.28 mm，65.30 mm，可以判断冲洗水泵在运行中总轴晃度较大，导轴承与轴套发生不同程度的碰磨。

(3) 逐个检查轴套，发现轴套外圆与导轴承接触面处有显著的磨痕。测量2号～7号轴套外径，分 别 为64.50 mm，64.48 mm，64.50 mm，64.58 mm，64.39 mm，64.49 mm，经计算分析，2号～7号导轴承与轴套间隙分别为0.90 mm，0.85 mm，0.77 mm，0.79 mm，0.89 mm，0.81 mm (标准值：小于等于0.50 mm)，均超过了标准间隙。如此长期运行将会使泵轴失去有效支撑，导致冲洗水泵泵轴晃度越来越大，加剧导轴承和轴套的磨损，使得振动呈增大趋势，形成恶性循环，严重时甚至造成泵轴各段联轴器出现松动。

(4) 宏观检查1号～8号泵轴，7号泵轴的表面存在明显的腐蚀现象，其余7根泵轴表面较为光滑，未发现明显的腐蚀迹象。根据冲洗水泵运行环境及对比分析各段泵轴腐蚀特点，判断7号泵轴可能因材质与其他泵轴不同从而导致腐蚀较为严重。经过研究分析，7号泵轴表面虽有腐蚀痕迹，但不影响正常使用。测量1号～8号泵轴的晃度，均小于等于0.05 mm，符合技术标准，在本次检修中不予更换。

(5) 经逐段解体吊出泵后，检查叶轮表面无汽蚀痕迹、端面平整无刮痕，也未发现裂纹等损伤。复测首级叶轮、次级叶轮的密封环间隙，分别为0.27 mm，0.26 mm (标准值：0.30 mm)，可见由于受长江水的腐蚀，叶轮口环存在轻微的腐蚀，导致叶轮密封环间隙略低于标准值。根据腐蚀情况，用砂皮对叶轮口环进行了打磨处理。清理干净泵座后，用合像水平仪测量泵座台板水平(标准：小于等于0.05 mm/m)，泵座北侧偏高0.06 mm/m，东侧偏高0.05 mm/m，略微超标。

4 冲洗水泵振动大故障原因分析

4.1 扬水管、保持架、导轴承、泵轴不同心

导轴承保持架安装在两段扬水管之间，靠两段扬水管的法兰连接固定，应确保扬水管、保持架、导轴承、泵轴的同心度符合技术标准。在解体检修阶段，发现两段扬水管连接法兰处有个别螺栓出现松动脱落，直接导致扬水管和保持架之间出现张口，造成冲洗水泵内输送的水从张口处泄漏，使冲洗水泵的出力降低；多段扬水管连接处张口还会累积到叶轮导流壳处，造成导流壳与转子不同心，使得叶轮与导流壳之间发生碰摩，在冲洗水泵高速转动时轴系甩动加剧，易造成泵体振动超标。

4.2 导轴承和轴套磨损

导轴承用来径向约束8根长轴，使冲洗水泵的轴系垂直，提高冲洗水泵高速转动时的稳定性。由于冲洗水泵的轴系较长，在转动过程中不可避免地会发生甩动，使得导轴承与轴套产生滑动摩擦，经过长周期运行，随着导轴承与轴套不断地摩擦损耗，导轴承与轴套之间的间隙不断增大。根据解体测量的数据分析判断，冲洗水泵的轴系在运行中可能呈纺锤形甩动，使得泵体出现振动超标现象。

4.3 泵座水平度超标

现场测得冲洗水泵泵座的水平度略微超标，由于冲洗水泵在泵井下垂直悬空挂置，泵轴总长为13.2 m，泵座水平度的偏差导致扬水管的垂直度越往下偏差越大，在冲洗水泵高速转动时必将导致扬水管和泵轴的振动；扬水管的垂直度偏差过大还会在冲洗水泵高速转动时产生交变应力，容易导致两段扬水管连接处发生松动，严重时甚至导致扬水管发生断裂的风险。因此，应确保泵座水平度合格，方可使悬空的扬水管垂直度偏差在标准范围以内，而实际测得的泵座的水平度略微超标，一定程度上也会造成振动超标现场。

5 处理过程及处理结果

由于冲洗水泵的导轴承与轴套之间的间隙偏大，在运行过程中会导致泵轴的离心力偏大，加剧导轴承与轴套之间的摩擦，形成恶性循环。鉴于导轴承与轴套磨损较为严重，检修中更换全部导轴承与轴套，组装后测量导轴承与轴套之间的间隙，均未超过0.50 mm的标准值。冲洗水泵组装好后，测量转子总窜动量为10.00 mm，根据检修文件包规定，调整转子提升量为4.80 mm。调整泵座台板水平，南侧偏高0.03 mm/m，西侧偏高0.02 mm/m。电机就位后，对冲洗水泵与电机进行了找中心(标准：圆周小于等于0.05 mm、端面小于等于0.05 mm)，以冲洗水泵中心为基准，测得电机中心偏南0.02 mm、偏西0.03 mm、北开口0.015 mm、东开口0.03 mm，试转过程中测得电机、冲洗水泵的振动值均小于0.05 mm，符合技术标准。

6 结束语

通过对旋转滤网冲洗水泵解体检修，发现导轴承与轴套之间磨损严重，扬水管连接法兰处有个别螺栓松动脱落，泵座水平略微超标等问题，经处理，更换导轴承与轴套、加固各法兰等连接处、重新调整泵座水平，回装后调整转子提升量、电机与冲洗水泵中心，最终消除了振动大故障。为防止冲洗水泵运行过程中发生较大振动故障，在运行阶段应加强对冲洗水泵的观察，定期检查冲洗水泵、电机的振动和泵转子的晃动情况，加强冲洗水泵在高水位和低水位工况下的运行监测；在检修阶段应规范操作，测量转子弯曲度、导轴承与轴套间隙，调整好转子提升量、对轮中心等技术参数，确保试转时不发生振动大、动静碰摩故障。