核島冷凍水泵電機振動故障診斷與處理

李子斌 王維友 王祥祥

（福建寧德核電有限公司 福建福鼎）

1.概述

某核電站核島冷凍水泵的電機（佳木斯電機廠生產）型號HY280M-2，電機功率90 kW，轉速2970 r/min，電機軸承型號6314/C3。在一次巡檢中發現3臺冷凍水泵的電機振動均超標，通過添加油脂將電機振動降至合格范圍，但當電機再次啟停后發現振動仍舊超標。下面以2號泵為例，介紹故障分析和處理過程。

2.振動測試（表1）

（1）對電機和泵進行振動測量發現，泵的振動在合格的范圍內，電機非驅動端垂直方向、驅動端垂直方向和軸向方向振動超標。該電機和泵的振動報警值為2.8 mm/s，停機值為4.5 mm/s。

表1 機組振動測試數據 mm/s

（2）對電機基座結合面進行振動測量，沒有發現振動有較大的差別，對地腳螺栓進行復查，也沒有發現螺栓松動的情況。

（3）斷電瞬間測量電機振動，發現電機振動值立刻降低。

（4）電機軸承添加油脂后，電機振動降到合格范圍內，但是當該電機停運再運行后振動再次超標。

（5）將連接電機和泵的聯軸器斷開，電機單轉，測量振動，發現電機軸承水平、垂直、軸向的振動均沒有發生實質性的變化，停機后現場測量電機側聯軸器跳動值在合格范圍內。

（6）單轉電機的時候，將電機4個地腳螺栓的1個松開，電機振動降到合格范圍內，將該螺栓上緊，振動又超標，而且聽到電機有明顯的嗡嗡聲音。

3.振動原因及頻譜分析

電機聯泵一起運行時，泵的振動很小，說明泵本身不存在質量不平衡、安裝不好、軸承損壞等故障；單轉電機時，電機振動與帶泵運行時的振動沒有發生明顯的變化，可以排除聯軸器對中不良。通過測量電機側聯軸器跳動，可以排除電機聯軸器套裝不好。

由振動數據判斷電機振動大的原因在電機本身，無論是帶泵一起運行還是電機單轉，電機兩端軸承振動均超標。

查看安裝、調試記錄，發現該電機在調試的時候振動也超標，當時處理時發現，4個地腳螺栓松開其中1個振動降到合格范圍內，把這個螺栓上緊后振動又超標，最后是在聯泵后電機運行過程中，通過慢慢調整地腳墊片將電機振動降下來的。

查看振動頻譜圖，發現故障頻率以2倍電源頻率占主導，初步判斷該電機存在氣隙不均勻的缺陷；加油脂后，頻譜圖沒有大的變化，只是數值有所降低（圖1、圖2）。電機軸承添加油脂后振動有所下降，分析原因是當設備潤滑不足時，通過添加油脂對軸承的支撐剛度有一定的加強，某些軸承由于制造原因滾珠與外環、內轉之間的間隙過大，導致轉子與定子之間氣隙不均勻，當加入油脂后滾珠表面形成一層油膜，補償了其與外環、內環的間隙，振動情況有所改善，但是當電機停下來，再重新運行的時候，油膜建立起來的剛度未必能跟之前的一樣。

圖1 巡檢時振動超標頻譜圖

圖2 加油脂后振動頻譜圖

4.故障確認

綜合以上分析，故障特征都和電機外殼變形引起的氣隙不均勻相吻合，據此判斷，該電機振動超標的根本原因為電機機殼變形，當電機4個地腳螺栓全部緊固的時候，電機機殼變形而導致電機的定子和轉子的氣隙不均勻，造成電機振動超標。

對電機進行檢測，發現電機其中1個地腳有0.12 mm的間隙，其他3個地腳塞不進0.05 mm的塞尺，用百分表對地腳進行測量，當全部地腳螺栓緊的情況下，單獨松有軟腳的地腳螺栓，發現百分表的指針同樣顯示有0.12 mm的變化，可以確定該電機振動故障是由電機機殼變形導致氣隙不均勻引起的。

5.故障處理

綜合各種情況決定更換電機，對新電機進行單轉試驗，發現電機的振動更大，在現場進行地腳螺栓調整的時候發現，當松開其中一個地腳螺栓的時候，振動馬上下降到合格范圍內，當把該螺栓上緊，振動又馬上變大，而且電機同樣出現嗡嗡的異常聲音。查看頻譜圖，發現故障頻率還是以2倍電源頻率占主導，判斷該電機同樣存在氣隙不均勻的缺陷。

綜合以上的分析，判斷新換的電機跟之前的電機存在同樣的缺陷，再咨詢其他核電站同行，發現該系統的電機存在同樣的問題，進一步咨詢發現新電機與原來的電機為同一廠家同一批次生產的，而這批次的電機都不合格。更換了另一批次的電機后，電機單轉振動正常，重新對中聯泵后運行，電機和泵的振動都在正常范圍內（表2）。

表2 更換另一批次電機后機組振動值 mm/s

4.總結

電機在安裝、調試的過程中就發現存在問題，通過一些非常規的方法將振動降下來，在電站正式商運后，振動故障再次出現，處理起來非常麻煩，連續更換2臺電機后才將故障處理好，因此在以后機組安裝、調試過程中應把好質量關，設備存在一些潛在的故障要及時處理。