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扬州某厂循环水泵振动大原因处理

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：涂志华

[导读] 摘要：扬州某厂1期4台循环水泵均为上海KSB水泵厂生产，型号为SEZ2200-1875,设计流量为45000m³/h，转速300r/min，扬程15.2m，配用电机为上下导瓦旧形式电机型号为YKSL2300-20/2150-1，功率2300KW，功率因素为0.77.目前4台循泵运行时电机上油室处振动均为90μm-100μm，且填料函漏水严重，尤其是2A循环水泵，由于振动过大导致外筒体螺栓

        (上海上电电力工程有限公司上海市 200245)
        摘要：扬州某厂1期4台循环水泵均为上海KSB水泵厂生产，型号为SEZ2200-1875,设计流量为45000m³/h，转速300r/min，扬程15.2m，配用电机为上下导瓦旧形式电机型号为YKSL2300-20/2150-1，功率2300KW，功率因素为0.77.目前4台循泵运行时电机上油室处振动均为90μm-100μm，且填料函漏水严重，尤其是2A循环水泵，由于振动过大导致外筒体螺栓断裂，2年来经历过3次检修振动问题始终得不到解决，针对该泵振动，本次检修将泵外筒体全部拆除，对不符合格的部件外委加工，各部位数据调整到合格范围内，设备组装时做到精细化，此泵投运后数据良好。
        关键词：振动；筒体垂直度；主轴晃动度；动平衡
        一.前言
        #2机组A循泵一直存在振动大的问题，出现外筒体螺栓断裂，内接管与填料函连接螺栓断裂，轴承磨损严重整个静子内筒体被转子带动旋转导致叶轮盆锥面与吸水喇叭口配合锥面磨损严重的现象，严重影响了机组的安全运行。本次检修是解决2A循泵振动大所引起的一系列问题，根据要求，重新预制外接管A，泵体垂直度、泵基础台板及支撑台板水平进行测量和调整，安装工艺上采取所有转动部件紧固件之间点焊固定的方法，更换橡胶导轴承，检修后，该循泵运行良好。
        二.水泵解体发现损坏情况
        2.1.检查外筒体时发现泵出口法兰与母管法兰之间没有垫床密封，出口法兰下开口5mm，52颗M30×130mm的出水法兰螺栓均松动螺孔由于振动与螺杆产生磨损，外筒体中心垂直度进行测量调整，修前原始数据为进水滤网侧的方向偏差最大为10.58mm。
        2.2外筒体a管内部与叶轮室配合锥面磨损严重，上轴承、中轴承、下轴承磨损比较严重；其中导叶体轴承赛龙内衬磨损至脱胎，解体后测量与轴套配合间隙均超过3mm-4.5mm以上（设计标准0.60-0.80mm）且轴承内部均有焦黑开裂情况，导叶体上锥形短接与下内接管一圈法兰螺栓全部断裂。
        2.3叶轮盆与叶轮碰磨严重，约1/3圆磨损，磨损量约3mm，导叶体下轴承节流盘螺栓全部脱落，且解体未见截流盘，叶轮磨损严重，叶片磨损量约7-9mm。

图1 出口法兰螺栓松动图2 轴承磨损发黑

        图3轴套磨损              图4吸水喇叭口锥面磨损
        三．2A循环水泵振动原因分析：
        1、泵外筒体方面
        2A循环水泵出口法兰螺栓未紧固，泵在运行时约产生50T左右的轴向推力，由水压产生的推力作用在外筒体上将外筒体从出水口向进水口推动，泵外筒体在静止状态下中心垂直度偏差10.58mm，在运行时受到水力作用加剧筒体中心垂直度偏差使得其偏差越来越大，泵组静止部件向进水滤网测偏移，导致动静碰磨，根据比例关系最下方的轴承与轴套磨损最严重，同时导致叶轮与叶轮盆碰磨。

        2、机械方面
        该泵长时间大振动下运行主轴弯曲度超标，轴系晃动值增加，加剧泵组振动。电机联轴器与泵联轴器中心偏差大，摆度超过允许值，普通的赛龙导轴承在富含泥沙的江河水中加速磨损，导轴承和轴套间隙（设计值0.50-0.80mm）变大，减震效果差，从而影响泵组振动。
        3、电气方面
        循泵电机内部磁力不平衡和其他电气系统的失调，常引起振动和噪音。如异步电机在运行中，由定转子磁谐波磁通相互作用而产生的定转子磁力中心不一致或各个方面上气隙差不在允许偏差值内，都能引起电机周期性振动。从运行监控图上可以看出，电机空转时，推力瓦振动曲线起伏，时而发出噪音。
        4、其他方面
        循泵进水流道设计不合理或循泵不配套，循泵淹没深度不当，循泵启停顺序不合理等都会使进水条件恶化，产生涡流，诱发汽蚀或加重循泵的振动。结合以上分析，循泵振动的原因归结为：安装基础出现不均匀下沉、电机内部磁力不平衡、泵基础台板和泵支撑台板水平偏斜导致筒体垂直度超标、导轴承抗磨能力差、叶轮动平衡超标。
        四、经分析，本次采取的处理方法
        1、循泵台板检查。经过几次的破坏性振动，循泵台板水平严重超标，最大方向处为1.7mm/M，用“吊垂线”的方法检查外筒体的对中性，经过测量发现外筒体中心修前原始数据为进水口侧的方向偏差最大为10.58mm，出水法兰螺栓拆除后将外筒体吊起，通过在泵座下面加垫片来调整筒体垂直度，使从上到下每个支撑定位点偏离中心线的数值在标准范围内。如基础板的水平度和外筒体的铅垂度不能同时满足（理论上泵座水平合格，外筒体垂直度也应能保证），则优先满足外筒体的铅垂度，泵座水平通过调整电机座架上法兰面水平度弥补。通过相似三角形比例关系计算在泵支撑台板下出水口偏1B循泵方向加1.85mm不锈钢垫片调整出口后通过平移泵盖来进行两点对中，既泵盖中心、吸水喇叭口中心基本与基础面垂直在一条直线上，最终将出水法兰螺栓装复，吸水喇叭口最大偏差为0.24mm，在泵盖打定位销定位。
        2、泵下轴上联轴器外圆加工完毕后将2根主轴连接后吊入泵井，联轴器处8等分，模拟运行情况下晃动度进行测量调整，从电机侧看为顺时针盘动转子，在每根主轴的下联轴器外圆架表测量主轴晃动值，修前转子晃动度最大偏差为下轴下与叶轮配合处1、5号方向6.94mm且1号位大，上轴下联轴器晃动最大为4、8号方向1.30mm，且8号位大，根据相似三角形比例关系在上泵电联轴器接合面8、1号位之间为中心加0.10mm不锈钢垫片后发现叶轮处偏差为3、7方向最大2.50mm，在上轴下与下轴上联轴器3号位加0.05mm不锈钢垫片，最终下轴上联轴器晃动偏差0.24mm，下轴下叶轮处最大晃动0.31mm。
        （3）电机磁力不平衡返厂检修发现转子大轴弯曲度超标，厂家直轴处理，转子重新做动平衡≤50g/150r/min。
        （4）更换新叶轮。材质选用双相不锈钢，新叶轮水泵厂供货，做三维扫描及动平衡试验过程进行监督取得动平衡报告和材质报告书。确认叶轮规格及动平衡满足设计要求和相关标准要求。
        （5）把原来的普通赛龙导轴承更换为进口橡胶导轴承。之前润滑各导轴承是依靠自身海水润滑各导轴承，由于海水含泥沙颗粒与海生物较多，导致导轴承与轴套加速磨损，磨损间隙过大会引起泵组振动逐渐增大，缩短各导轴承使用寿命，这次改造中，利用电机工作油冷却器的冷却水，再次重复使用来润滑各导轴承润滑，节省了一路水直接供水浪费，通过改造后保证导轴承长久耐用不磨损，减少振动。
        橡胶导轴承具有杰出的抗磨损性能，较低的摩擦系数，尤其在河、海、污水以及化工废液等有研磨颗粒的介质中具有更优越的抗磨损性，可以延长轴承的使用寿命和减少轴或轴套的损坏。在水中具有极低的膨胀率，所以在设计轴承的时候可以将配合间隙减小到赛龙轴承的一半。橡胶材料耐干转的能力能达到3-4分钟，而赛龙材料最多只能达到30秒。橡胶材料优异的物理特性可以很好的缓冲设备振动和冲击。（在东南亚Sulzer的海水循环泵中橡胶-1轴承用了八年；宁波大榭万华热电07年用橡胶1轴承替换了原装KSB陶瓷轴承，已经运行4年多；国电浙江北仑电厂100万发电机组循泵10年初也用橡胶轴承进行了改进；海门电厂100万发电机组循泵用橡胶轴承替换了塞龙；惠州天然气电厂6台KSB循泵也用橡胶轴承替换了陶瓷，运行一年半后拆检橡胶无磨损。）
        （6）调整好循泵与电机圆周值与电机座架水平度。电机座架水平度≤0.05mm达到优良水平，将循泵主轴与填料函中心利用楔形块找正≤0.03mm，电机联轴器与泵轴联轴器圆周值调整在0.05mm以内，尽量减小电机水平与中心偏差造成的振动。（如图所示：）

        5.处理结果
        经过本次检修，2A循泵投运，电机推力瓦振动为21μm-0.027μm，泵体振动在15μm-20 μm。主要原因是新轴承摩擦力较大、盘根阻力大、出口液压蝶阀开度不当等原因造成的。随着运行时间增长，电机和泵体的振动都有下降的趋势，一周后，电机和泵体的振动均在10μm左右，属优良范围，经过近6个月的运行可以看出，泵体振动、电机温度和振动未出现爬升的迹象，均系良好状态，充分说明本次检修取得良好效果。
        6.结束语
        长期困扰扬州某厂发电有限公司2A循泵振动大的主要原因有检修单位安装误差，电机磁力不平衡、循泵台板水平与外筒体中心偏差超标、主轴晃动度超标。为保证循泵良好运行状态，在安装时，要严格控制循泵外筒体中心垂直度与主轴晃动度、电机和泵的中心值，借鉴优秀的检修工艺标准，防止因为检修单位安装误差造成的泵组振动。建议使用单位和制造商，针对以上问题制定详细的安装使用说明书和检修工艺标准，避免类似问题的发生，减少经济损失。
        参考文献：
        [1] 刘鸿文.材料力学.高等教育出版社，2004-10-6
        [2] 张也影.流体力学.高等教育出版社，2010-12-1
        [3] 王秀丽，李瑞福.电机控制及维修.化学工业出版社，2011-10-1
        作者简介：涂志华（1989-12-18），男，汉族，籍贯：江西省南昌市，当前职务：副主管，当前职称：助理工程师，学历：大专，研究方向：水泵检修。