我廠#1供油泵電動(dòng)機(jī)振動(dòng)異常分析及處理

丁鵬飛

摘 要：隨著工業(yè)化發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動(dòng)機(jī)逐漸被應(yīng)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，在我們的社會(huì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。眾所周知，所有電動(dòng)機(jī)振動(dòng)值（包括振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度）須保持在正常范圍內(nèi)，才能保障各項(xiàng)生產(chǎn)能夠正常進(jìn)行。然而，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)振動(dòng)異常情況已成為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的常見問題。下面我們將針對(duì)我廠#1供油泵電機(jī)運(yùn)行中突然出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞 ??電動(dòng)機(jī) ?振動(dòng) ?原因 ?分析

隨著工業(yè)化發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動(dòng)機(jī)逐漸被應(yīng)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，在我們的社會(huì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。發(fā)電廠中安裝的所有高低壓電動(dòng)機(jī)振動(dòng)值（包括振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度）須保持在正常范圍內(nèi)，才能保障各項(xiàng)生產(chǎn)能夠正常進(jìn)行。然而，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)振動(dòng)異常情況已成為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的常見問題。導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的原因有很多方面，輕者會(huì)造成設(shè)備損壞，影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，重者則會(huì)導(dǎo)致停工停產(chǎn)，給工廠的正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重危害。

火力發(fā)電廠中配置燃油系統(tǒng)的主要作用是燃煤鍋爐在啟動(dòng)階段采用助燃油進(jìn)行點(diǎn)火，在鍋爐低負(fù)荷以及燃用劣質(zhì)煤種時(shí)用燃油穩(wěn)定燃燒，改善爐內(nèi)燃燒工況，防止發(fā)生鍋爐非正常滅火。我廠現(xiàn)役兩臺(tái)600MW超臨界機(jī)組，燃油系統(tǒng)共配置有三臺(tái)供油泵，三臺(tái)供油泵電動(dòng)機(jī)型號(hào)均為YB2-280S-2，功率為75kW，上海喜開特防爆電動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，其中#1、#2供油泵電動(dòng)機(jī)為變頻器控制，#3供油泵電動(dòng)機(jī)（額定轉(zhuǎn)速2970r/min ）為工頻運(yùn)行且僅在事故情況下啟動(dòng)。正常工況下為了保持供油泵出口壓力能夠達(dá)到系統(tǒng)要求，#1、#2供油泵只運(yùn)行一臺(tái)即可，#1、#2供油泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速為2300r/min左右。

某天，我廠運(yùn)行人員執(zhí)行燃油系統(tǒng)月度設(shè)備切換定期工作，將燃#2供油泵切換至#1供油泵運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)#1供油泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在達(dá)到2300r/min左右時(shí)出現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)整體明顯振動(dòng)大情況，其中電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端水平方向振動(dòng)位移最大0.199mm（正常運(yùn)行要求為0.050mm以下）、振速15.7mm/s，被迫停運(yùn)切回#2供油泵運(yùn)行。

故障出現(xiàn)后工作人員第一時(shí)間趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行確認(rèn)，針對(duì)該電動(dòng)機(jī)振動(dòng)情況工作人員詳細(xì)測(cè)量電動(dòng)機(jī)振動(dòng)值并進(jìn)行了記錄。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后振動(dòng)位移在0.020—0.030mm之間，工作人員調(diào)節(jié)#1供油泵變頻器輸出頻率大小改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升至2200r/min左右驅(qū)動(dòng)端水平方向振動(dòng)開始逐漸增大，轉(zhuǎn)速升至2300r/min左右時(shí)驅(qū)動(dòng)端水平方向振動(dòng)位移達(dá)到最大值0.199mm，繼續(xù)上升至2400r/min過程中電動(dòng)機(jī)振動(dòng)值逐漸下降，轉(zhuǎn)速繼續(xù)升至2900r/min過程中電動(dòng)機(jī)振動(dòng)下降到正常值0.035mm左右，維持轉(zhuǎn)速2900r/min運(yùn)行時(shí)振動(dòng)值未再發(fā)生明顯變化。此時(shí)，工作人員再次調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速至2300r/min時(shí)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)再次增大至0.199mm，而此過程中油泵側(cè)振動(dòng)變化不明顯。通過反復(fù)調(diào)節(jié)#1供油泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速唯獨(dú)在2200-2400r/min時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)異常情況，且在2300r/min左右時(shí)達(dá)到最大值。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)振動(dòng)異常期間監(jiān)聽電動(dòng)機(jī)兩側(cè)軸承運(yùn)行聲音良好，整體溫升正常，未見其他明顯異常情況。

由于此次電動(dòng)機(jī)振動(dòng)情況較為特殊，且燃油系統(tǒng)重要設(shè)備失去備用對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行造成了較大隱患，我廠電氣專業(yè)立即組織研究討論#1供油泵電動(dòng)機(jī)振動(dòng)分析處理方案，專門成立課題研究小組對(duì)#1供油泵電動(dòng)機(jī)振動(dòng)問題進(jìn)行攻關(guān)。

眾所周知，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生不正常的振動(dòng)主要由機(jī)械和電磁兩個(gè)方面的原因，工作人員從機(jī)械和電磁兩方面開展了研究。

首先是電磁方面。首先測(cè)量#1供油泵電動(dòng)機(jī)直流電阻和絕緣電阻均正常。通過檢查變頻器柜發(fā)現(xiàn)，#1供油泵電動(dòng)機(jī)振動(dòng)異常期間變頻器輸入三相電壓正常，連接示波器后顯示變頻器輸出波形正常、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流值正常。工作人員試圖通過調(diào)整該油泵出口電動(dòng)門及調(diào)整變頻器參數(shù)設(shè)置以使該電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中躲過2300r/min對(duì)應(yīng)變頻器頻率區(qū)間（35-39Hz），但同時(shí)需保證油泵出口壓力穩(wěn)定（1.8MPa），但經(jīng)多次調(diào)試由于油泵出口壓力不穩(wěn)定、調(diào)節(jié)后滿足不了運(yùn)行需求等問題兩種方案均告失敗。

其次是機(jī)械方面。上面已經(jīng)提過，在最初檢查#1供油泵電動(dòng)機(jī)振動(dòng)異常情況期間調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)油泵側(cè)振動(dòng)始終在正常范圍內(nèi)。經(jīng)過討論，首先懷疑由于聯(lián)軸器找中心問題引起電動(dòng)機(jī)振動(dòng)異常，工作人員首先檢查電動(dòng)機(jī)地腳螺栓緊固良好。隨后進(jìn)行了聯(lián)軸器中心數(shù)據(jù)復(fù)測(cè)，測(cè)量數(shù)據(jù)在合格范圍內(nèi)。為進(jìn)一步排除，將#1供油泵與電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器解開對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了單體試運(yùn)測(cè)量電動(dòng)機(jī)振動(dòng)情況。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)單體試運(yùn)期間無論轉(zhuǎn)速如何調(diào)整，電動(dòng)機(jī)振動(dòng)值始終低于0.050mm。至此，該電機(jī)振動(dòng)問題顯的更加撲朔迷離。

經(jīng)進(jìn)一步查詢?cè)O(shè)備檢修臺(tái)賬得知，該#1供油泵電動(dòng)機(jī)四個(gè)月前進(jìn)行了解體檢修，查閱當(dāng)時(shí)檢修記錄、單體及負(fù)載試運(yùn)數(shù)據(jù)均未見異常。經(jīng)進(jìn)一步討論，懷疑可能存在解體檢修時(shí)所更換的軸承存在質(zhì)量問題，導(dǎo)致在電動(dòng)機(jī)負(fù)載后在特定轉(zhuǎn)速區(qū)間帶負(fù)載能力不強(qiáng)引起的電動(dòng)機(jī)振動(dòng)異常。經(jīng)專業(yè)研究決定再次將該電動(dòng)機(jī)解體進(jìn)行詳細(xì)檢查。在電動(dòng)機(jī)解體后檢查電機(jī)兩側(cè)軸承外觀上未見明顯異常，兩側(cè)端蓋、定子繞組、定子鐵芯及槽楔、轉(zhuǎn)子籠條及外觀檢查均未見異常。為了更好的進(jìn)行排除，最終決定再次更換電動(dòng)機(jī)兩側(cè)軸承并進(jìn)行回裝試運(yùn)。電動(dòng)機(jī)解體檢修后單體試運(yùn)各轉(zhuǎn)速區(qū)間振動(dòng)正常，但在連接聯(lián)軸器后電動(dòng)機(jī)再次出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速在2200-2400r/min之間振動(dòng)大情況，與之前問題相同。由此，排除了對(duì)電動(dòng)機(jī)軸承、聯(lián)軸器中心不正等機(jī)械方面的問題。

電磁和機(jī)械方面的各種可能性被一一排除，卻仍未找到電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的真正原因。最終，為了盡快解決該問題使設(shè)備恢復(fù)正常備用，我們將#1、#3供油泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了對(duì)調(diào)。對(duì)調(diào)之前，#3供油泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常，工頻運(yùn)行時(shí)試轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)位移最大為0.045mm。對(duì)調(diào)后試運(yùn)結(jié)果顯示，原#3供油泵電動(dòng)機(jī)換到#1供油泵電動(dòng)機(jī)位置上出現(xiàn)了同樣的問題：電動(dòng)機(jī)單體試運(yùn)時(shí)各轉(zhuǎn)速振動(dòng)正常，但在連接聯(lián)軸器后轉(zhuǎn)速在2200-2400r/min之間也出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端水平方向振動(dòng)突增情況，且在2300r/min左右時(shí)達(dá)到最大值，超過2400r/min后電動(dòng)機(jī)振動(dòng)值逐漸下降至正常值。

由此，真相水落石出。結(jié)合之前所做的各種方案研究，徹底排除了電磁和機(jī)械問題引起電動(dòng)機(jī)振動(dòng)大的可能性，于是得出了以下結(jié)論：#1供油泵電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的異常振動(dòng)情況和油泵、電動(dòng)機(jī)、變頻器均無關(guān)，應(yīng)是電動(dòng)機(jī)和負(fù)載一起在轉(zhuǎn)速2200-2400r/min之間同電機(jī)基礎(chǔ)發(fā)生了共振現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)在這個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間出現(xiàn)了振動(dòng)異常。

在共振頻率下，會(huì)引起機(jī)械和結(jié)構(gòu)很大的變形和動(dòng)應(yīng)力，如果不及時(shí)進(jìn)行處理甚至造成破壞性事故。為避免共振導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生損壞，在現(xiàn)場(chǎng)#1供油泵電動(dòng)機(jī)工作頻率無法進(jìn)行改變的前提下，只能通過處理電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)來消除共振現(xiàn)象。

為盡快消除隱患，工作人員立即制定實(shí)施方案，對(duì)電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量后全部破碎拆除，重新澆筑制作固定可靠的電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)。在電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)充分硬化后工作人員對(duì)#1供油泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了單體試運(yùn)，電動(dòng)機(jī)在各轉(zhuǎn)速區(qū)間電動(dòng)機(jī)振動(dòng)正常，連接負(fù)載后再次進(jìn)行試運(yùn)，電動(dòng)機(jī)在各轉(zhuǎn)速區(qū)間電動(dòng)機(jī)振動(dòng)均正常。至此，徹底解決了該#1供油泵電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)異常情況。

通過此次我廠#1供油泵電動(dòng)機(jī)振動(dòng)異常的處理，徹底消除了設(shè)備隱患，保證了#1供油泵電動(dòng)機(jī)的安全可靠運(yùn)行。從問題原因分析到各個(gè)可能性因素逐一驗(yàn)證排除，到最終順利解決了這個(gè)疑難雜癥，在處理問題的過程中研究小組內(nèi)設(shè)備維護(hù)人員充分了解了電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的過程、特點(diǎn)和處理方法，積累了處理電動(dòng)機(jī)類似振動(dòng)問題的寶貴經(jīng)驗(yàn)，為今后電動(dòng)機(jī)日常管理工作提供了很好的借鑒。

結(jié)束語(yǔ)：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，在企業(yè)的日常設(shè)備管理工作中，電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和原因分析是目前我們應(yīng)該進(jìn)行深入研究的一項(xiàng)重要工作，它能夠使我們更加深入了解電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和運(yùn)行性能，通過全面分析和逐一排除，最終準(zhǔn)確無誤的找到電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)問題的真正原因，從而做到電動(dòng)機(jī)的全壽命管理，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用年限，讓電動(dòng)機(jī)在我們的生產(chǎn)和生活中盡可能地發(fā)揮更大的作用。相信通過我們不斷地研究和科學(xué)性的學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中驗(yàn)證理論，在理論學(xué)習(xí)上指導(dǎo)實(shí)踐，我們一定可以解決生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各類 急難雜癥，我們?nèi)〉酶蟮倪M(jìn)步的同時(shí)我們的國(guó)家也會(huì)發(fā)展的越來越好。

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