立式凝結水泵電動機振動故障的診斷與處理

鐘 慶

(中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，200540)

立式凝結水泵電動機振動故障的診斷與處理

鐘 慶

(中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，200540)

中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部6號機凝泵立式電動機自由端振動超標，利用因素排除分析和試驗驗證等方法進行原因分析，先后采取了試驗基礎加固、轉子動平衡和更換轉子等措施均未能徹底解決問題，最終通過調整電動機磁場中心，解決了電動機振動超標的故障，提高了機組運行的安全性。

故障 診斷 立式電動機 動平衡 磁場中心

中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部6號機組配置了兩臺凝結水泵(簡稱凝泵，編號甲、乙)，型號為B550Ⅲ-6，一用一備。凝泵立式安裝，由長沙水泵廠生產。凝泵作為汽輪發電機組的重要輔機，負責將凝汽器中凝結水加壓經低壓加熱器輸送至除氧器。凝泵的驅動電動機由湘潭電機廠生產，功率500 kW，轉速1 500 r/min，泵端軸承型號SKF6226，自由端軸承型號SKF7330。凝泵乙的電動機在運行中出現自由端軸承振動增大、超標的問題，影響到汽輪機組的安全運行。

1 第一階段振動情況

1.1 振動特征

2014年上半年發現凝泵乙電動機自由端振動南北向水平振動為5.9 mm/s，接近機械振動狀態的評估標準GB/T 6075.3—2001(ISO10816-3:1998)的C區域，已不再適合長期運行。2014年7月機組檢修時對凝泵乙解體大修，投運時電動機及水泵振動均在正常范圍內；9月初，電動機自由端振動逐漸增大，自由端南北向水平振動達到7.5 mm/s，已不適宜作長時間連續運行。該點振動頻譜圖中各振動分量主要以工頻為主。

1.2 故障診斷

根據頻譜分析，電動機自由端軸承振動不存在高頻成分，綜合現場傾聽和軸承故障診斷儀的檢測結果，判斷無動靜摩擦及軸承故障[1]。而凝泵軸承振動正常，由于電動機與凝泵之間使用彈性柱銷聯軸器連接，可以認為凝結水泵正常。鑒于振動以工頻分量為主，初步判斷電動機轉子可能在運行了2個月后出現不平衡的現象，因此確定先進行電動機轉子校動平衡。另外，由于泵組為立式結構，泵組基礎不牢固、泵與電動機之間的結合面的水平度異常也可能是振動異常的原因，無法根據頻譜和現有數據排除，需要進行現場測量和試驗。

1.3 振動處理

電動機轉子進行600 r/min的低速動平衡試驗，經過調整后，轉子剩余不平衡質量在2 g以下。按圖紙進行裝配，然后不使用地腳螺栓固定直接放置在實驗臺上，進行降壓啟動測試，試轉2 h，電動機各軸承振幅均在20 μm以下。返廠放置在凝泵泵座上單試電動機，電動機自由端軸承振幅達到180 μm，嚴重超標，電動機泵端振動正常。頻譜狀態還是以工頻為主。

檢查凝泵與基礎之間地腳螺栓，未發現有松動現象，檢查二次灌漿也未見裂縫等異常情況。進一步加強基礎剛度，在泵座外殼的徑向加裝肋板，再次試轉，電動機自由端振動無明顯變化，仍然超標。檢查泵座端面的水平度，南高北低為0.15 mm/m，西高東低為0.35 mm/m。同時測量泵轉子對輪水平度,南高北低為0.30 mm/m，西高東低為0.19 mm/m，超過制造廠要求的水平標準0.05 mm/m，但座架與轉子端面水平傾斜方向一致。由于泵座架為圓環形且直徑較大，局部變形容易造成水平數據的偏差，且運行中該座架不會發生變化，與電動機振動運行中逐漸增加不相符，泵座端面水平度如此級別的偏差不是電動機振動的直接原因。實踐中用兩個試驗來驗證，在泵座上單試電動機時，啟動后逐漸松開電動機與泵座的連接螺栓，發現電動機自由端振動下降不明顯；在實驗臺上試車時，在電動機與平臺接觸面一側加一塊厚度為5 mm的墊片，振動無變化，仍在優秀水平。說明該泵的基礎剛度和泵座端面水平度不是引起電動機振動的主要原因。

檢查電動機及凝泵連接對輪之間的間隙，發現其足以保證泵軸及電動機轉子的膨脹伸長量。且在單試電動機時與泵軸還未連接，電動機自由端振動值已增大至超標，分析引起電動機振動的因素是電動機本身。對于電動機，需要判定振動是由電磁還是機械因素造成。在生產中經常采用斷電法來檢查區分，即將電動機運轉至工作轉速后突然切斷電源，若此時的振動數值降幅較轉速降幅下降劇烈，則可判定是由于電磁原因引起的；若此時的振動值降幅較轉速降幅相差不多，則可能是機械方面原因引起。

經試驗，在泵座上單試電動機，斷電瞬間自由端軸承振幅從180 μm下降至20 μm。根據該現象，確定振動系電動機電磁方面的因素引起。對電動機進行檢查并處理。

(1)用試燈檢查繞組無接地故障；用萬用表測量定子三相繞組的電阻值，無不平衡現象；觀察繞組絕緣表面無燒焦痕跡，說明定子繞組的不存在匝間短路故障。

(2)檢查電源，由于電源為6 kV，無法用鉗形電流表測量三相電流是否平衡，因此采用連接備用6 kV電源試電動機的辦法來進行判斷，試轉后振動仍超標嚴重，可以排除電源方面的影響。

(3)采用4點法檢查電動機轉子氣隙，測量垂直和水平4個位置的氣隙，測4組16個數據取平均值。經計算誤差值應小于5%,均符合電動機圖紙要求規定值。

綜合各項檢查，確定電動機定子應無缺陷，判斷電動機轉子存在異常，且轉子上鋁排如有細小裂縫則無法通過技術手段檢查出來，決定更換電動機轉子。

2 第二階段振動情況

2.1 更換轉子后的振動特征

電動機新轉子安裝冷卻風扇及聯軸器整體動平衡，并再次在試驗臺降壓啟動測試，試轉2 h，電動機各軸承振幅均在20 μm以下。放置在凝泵上單試電動機，電動機自由端振幅為20 μm，但有逐步上升趨勢。斷電測量振動情況，電動機轉速由1 499 r/min下降到1 432 r/min，跌幅為4.5%；但振動值由47 μm跌落到3 μm，跌幅為93.6%。具體如圖1所示。

(a)自由端振動

(b)振動相位

再次啟動，試轉2 h，自由端軸承振動逐漸上升至104 μm，振動速度增加到5.3 mm/s。同時電動機上軸承溫度也逐漸上升。裝復聯軸器螺栓帶泵運行，電動機泵端軸承振動正常，自由端振幅達到380 μm，嚴重超標，頻譜分析還是以工頻分量為主。

2.2 故障診斷

更換新轉子后的電動機在試轉過程中其自由端軸承振動(南北向)逐漸增大，并伴隨著溫度的逐漸升高。同時在電動機斷電瞬間，振動幅值同步大幅度下降的故障狀態依然存在。電動機自由端軸承端溫度逐漸上升的現象，經現場確認已排除潤滑不良的因素，其溫度升高表明軸頸載荷異常，或支承軸承存在過大的反動力；在電動機斷電瞬間，振動幅值大幅度降低也證明振動超標與電動機的磁場力有關，經分析認為造成電動機自由端振動異常的原因系電動機磁場中心異常。

2.3 故障處理

對電動機進行解體，測得轉子鐵芯比定子鐵芯長11 mm。在上軸承在內端蓋內墊5 mm的墊片，使轉子向下(靠背輪側)位移5 mm，使得轉子和定子鐵芯軸向中心點一致。在試車平臺試轉2 h，測得電動機兩端軸承振幅均在7 μm以下，上軸承溫度在31 ℃左右。在泵座上單試電動機2 h，電動機兩端軸承振幅均在28 μm以下，振動狀態非常好。連接電動機與凝泵間對輪試重載，電動機兩端軸承振幅在30 μm以下，自由端軸承溫度在34 ℃，均達到優良水平。

3 結語

對于采用滾動軸承的大型的立式電動機振動故障分析，一般需要考慮基礎強度，泵的影響及電動機自身因素。采用逐個排除和試驗的方式最終確定為電動機轉子和磁場中心異常造成的，并采取針對措施。盡管此次電動機振動的處理可能為個案，但也為今后該類電動機振動的處理開拓了思路，提供了經驗。

[1] 楊國安.電動機故障診斷實用技術[M]北京：中國石化出版社，2012.

印度石油研究院開發多種納米催化劑

印度石油研究院(CSIR-IIP)采用高效合成技術研發出幾種用于制備乙烯、環氧丙烷和苯酚的新型納米催化劑。

第一種納米催化劑是采用連續工藝、在常壓下將乙烷轉化成乙烯。

第二種納米催化劑用于通過丙烯選擇性氧化制取環氧丙烷，該工藝過程經濟且環保。

第三種納米催化劑也采用了一種經濟環保的綠色工藝過程，在空氣氣氛中將苯直接轉化成苯酚，其選擇性較高。

此外，該公司還開發出一種在低溫下可將甲烷活化轉化的納米催化劑。這種新型催化劑可減少反應步驟。

(李雅麗摘自PCN,2015-06-01)

Solvay在歐洲和亞洲投運2套大型烷氧基化生產裝置

Solvay位于荷蘭Moerdijk和新加坡的2套大型烷氧基化生產裝置開始投運。下一步擬繼續提升Moerdijk地區的裝置產能，并使新加坡的裝置產能達到滿負荷運行。據悉，這2套裝置均位于綜合石化項目內，通過專用管道獲得環氧乙烷。

最近，Solvay從ERCA Emery Surfactant BV收購了一套新的大型、單管線輸送烷氧基化生產裝置，該裝置位于Moerdijk地區的綜合工業園內。

(李雅麗摘自PCN,2015-06-15)

Diagnosis and Treatment of Motor Vibration Failurein Vertical Condensation Pump

Zhong Qing

(ThermoPowerDivision，SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.，Ltd.200540)

In view of the over-standard vibration of free end of vertical motor in condensate pump of 6#plant of Thermal Power Division of SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.，Ltd.，the causes were analyzed with factor exclusion analysis and experimental verification methods.Various measures were tried such as reinforcement of test basis，dynamic balancing of rotor，and replacing rotors，but all of them failed to solve the problem thoroughly.The failure was ultimately solved through adjustment of magnetic center of the motor，which thereby improved the safety of plant operation.

failure，diagnosis，vertical motor，dynamic balancing，magnetic center

2015-03-30。

鐘慶，男，1971年出生，2003年畢業于上海第二工業大學工商管理專業，工程師，主要從事汽輪機及轉動設備的管理。

1674-1099 (2015)04-0051-03

TM621

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