循泵旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵振動(dòng)大故障分析

吳學(xué)松

(南通天生港發(fā)電有限公司，江蘇 南通 226003)

1 設(shè)備概況

某電廠兩臺(tái)1 050 MW燃煤發(fā)電機(jī)組采用長江水直流循環(huán)系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組配三臺(tái)型號(hào)88LKXA-15.3、流量12 m3/s、揚(yáng)程15.3 m、轉(zhuǎn)速370 r/min的單級(jí)立式導(dǎo)葉混流循環(huán)水泵，泵軸分為3段，總長度為13.5 m，最小淹沒深度為4.9 m。循泵采用濕坑結(jié)構(gòu)，分為進(jìn)水間和泵站間，每臺(tái)循泵均設(shè)有獨(dú)立的進(jìn)水流道及攔污柵、清污設(shè)施、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、沖洗水泵等，每個(gè)進(jìn)水流道中各設(shè)置一臺(tái)側(cè)面進(jìn)水全框架型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，用以清除水源中的較小污物，水流為兩側(cè)網(wǎng)外進(jìn)水、中間網(wǎng)內(nèi)出水。旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)前設(shè)有直立式攔污柵，用以清除水源中粗大污物。每臺(tái)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)單獨(dú)配一臺(tái)沖洗水泵，每臺(tái)沖洗水泵供水干管采用母管制供水，由循環(huán)水母管引出，升壓后對(duì)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)上附著的臟物進(jìn)行沖洗，防止旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)堵塞。沖洗水泵為立式、單支座長軸兩級(jí)離心泵，型號(hào)為150LB-30X2，設(shè)計(jì)流量160 m3/h、揚(yáng)程60 m、轉(zhuǎn)速1 480 r/min，沖洗水泵轉(zhuǎn)子為8根軸，總長13.2 m。在機(jī)組運(yùn)行過程中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)前后水位差達(dá)到200 mm時(shí)，啟動(dòng)沖洗水泵對(duì)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)進(jìn)行沖洗，每次沖洗時(shí)間為20 min。

2 沖洗水泵振動(dòng)大故障案例

2018年8月，該電廠1號(hào)機(jī)A旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵經(jīng)過長周期運(yùn)行后，運(yùn)行可靠性不斷降低，在運(yùn)行中發(fā)生振動(dòng)大故障，手摸泵座能夠感覺到明顯的振動(dòng)。經(jīng)連續(xù)多次觀察，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)有逐漸加劇趨勢(shì)，分析判斷可能是經(jīng)長周期運(yùn)行后沖洗水泵各易損件均不同程度的發(fā)生磨損，導(dǎo)致振動(dòng)等參數(shù)超標(biāo)。若繼續(xù)運(yùn)行的話可能會(huì)造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，為查找沖洗水泵振動(dòng)大故障的原因，對(duì)沖洗水泵進(jìn)行解體檢修。

3 沖洗水泵解體檢查

檢修中解體沖洗水泵，檢查聯(lián)軸器、軸承、泵軸、軸套、揚(yáng)水管、保持架、導(dǎo)軸承等轉(zhuǎn)子和定子部件，復(fù)測(cè)泵軸彎曲度、密封環(huán)間隙、轉(zhuǎn)子提升量、導(dǎo)軸承與軸套間隙等技術(shù)參數(shù)，解體檢查發(fā)現(xiàn)：

(1) 各段揚(yáng)水管外側(cè)附著密密麻麻的海瓜子，未發(fā)現(xiàn)揚(yáng)水管出現(xiàn)明顯銹蝕損壞跡象，各連接端面平整無刮痕；在逐節(jié)解體吊出過程中發(fā)現(xiàn)兩段揚(yáng)水管連接法蘭處有個(gè)別螺栓出現(xiàn)松動(dòng)脫落，可能會(huì)導(dǎo)致泵軸與揚(yáng)水管同心度偏差增大，加劇運(yùn)行中軸套與導(dǎo)軸承之間的摩擦，發(fā)生振動(dòng)超標(biāo)。

(2) 檢查保持架與導(dǎo)軸承，騎縫螺絲固定牢靠，未出現(xiàn)松動(dòng)脫落跡象，但各導(dǎo)軸承與軸套接觸面均出現(xiàn)了不同程度的磨損痕跡。測(cè)量2號(hào)～7號(hào)導(dǎo)軸承內(nèi)徑，分別為65.40 mm，65.33 mm，65.27 mm，65.37 mm，65.28 mm，65.30 mm，可以判斷沖洗水泵在運(yùn)行中總軸晃度較大，導(dǎo)軸承與軸套發(fā)生不同程度的碰磨。

(3) 逐個(gè)檢查軸套，發(fā)現(xiàn)軸套外圓與導(dǎo)軸承接觸面處有顯著的磨痕。測(cè)量2號(hào)～7號(hào)軸套外徑，分 別 為64.50 mm，64.48 mm，64.50 mm，64.58 mm，64.39 mm，64.49 mm，經(jīng)計(jì)算分析，2號(hào)～7號(hào)導(dǎo)軸承與軸套間隙分別為0.90 mm，0.85 mm，0.77 mm，0.79 mm，0.89 mm，0.81 mm (標(biāo)準(zhǔn)值：小于等于0.50 mm)，均超過了標(biāo)準(zhǔn)間隙。如此長期運(yùn)行將會(huì)使泵軸失去有效支撐，導(dǎo)致沖洗水泵泵軸晃度越來越大，加劇導(dǎo)軸承和軸套的磨損，使得振動(dòng)呈增大趨勢(shì)，形成惡性循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)甚至造成泵軸各段聯(lián)軸器出現(xiàn)松動(dòng)。

(4) 宏觀檢查1號(hào)～8號(hào)泵軸，7號(hào)泵軸的表面存在明顯的腐蝕現(xiàn)象，其余7根泵軸表面較為光滑，未發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕跡象。根據(jù)沖洗水泵運(yùn)行環(huán)境及對(duì)比分析各段泵軸腐蝕特點(diǎn)，判斷7號(hào)泵軸可能因材質(zhì)與其他泵軸不同從而導(dǎo)致腐蝕較為嚴(yán)重。經(jīng)過研究分析，7號(hào)泵軸表面雖有腐蝕痕跡，但不影響正常使用。測(cè)量1號(hào)～8號(hào)泵軸的晃度，均小于等于0.05 mm，符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在本次檢修中不予更換。

(5) 經(jīng)逐段解體吊出泵后，檢查葉輪表面無汽蝕痕跡、端面平整無刮痕，也未發(fā)現(xiàn)裂紋等損傷。復(fù)測(cè)首級(jí)葉輪、次級(jí)葉輪的密封環(huán)間隙，分別為0.27 mm，0.26 mm (標(biāo)準(zhǔn)值：0.30 mm)，可見由于受長江水的腐蝕，葉輪口環(huán)存在輕微的腐蝕，導(dǎo)致葉輪密封環(huán)間隙略低于標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)腐蝕情況，用砂皮對(duì)葉輪口環(huán)進(jìn)行了打磨處理。清理干凈泵座后，用合像水平儀測(cè)量泵座臺(tái)板水平(標(biāo)準(zhǔn)：小于等于0.05 mm/m)，泵座北側(cè)偏高0.06 mm/m，東側(cè)偏高0.05 mm/m，略微超標(biāo)。

4 沖洗水泵振動(dòng)大故障原因分析

4.1 揚(yáng)水管、保持架、導(dǎo)軸承、泵軸不同心

導(dǎo)軸承保持架安裝在兩段揚(yáng)水管之間，靠兩段揚(yáng)水管的法蘭連接固定，應(yīng)確保揚(yáng)水管、保持架、導(dǎo)軸承、泵軸的同心度符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在解體檢修階段，發(fā)現(xiàn)兩段揚(yáng)水管連接法蘭處有個(gè)別螺栓出現(xiàn)松動(dòng)脫落，直接導(dǎo)致?lián)P水管和保持架之間出現(xiàn)張口，造成沖洗水泵內(nèi)輸送的水從張口處泄漏，使沖洗水泵的出力降低；多段揚(yáng)水管連接處張口還會(huì)累積到葉輪導(dǎo)流殼處，造成導(dǎo)流殼與轉(zhuǎn)子不同心，使得葉輪與導(dǎo)流殼之間發(fā)生碰摩，在沖洗水泵高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸系甩動(dòng)加劇，易造成泵體振動(dòng)超標(biāo)。

4.2 導(dǎo)軸承和軸套磨損

導(dǎo)軸承用來徑向約束8根長軸，使沖洗水泵的軸系垂直，提高沖洗水泵高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。由于沖洗水泵的軸系較長，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不可避免地會(huì)發(fā)生甩動(dòng)，使得導(dǎo)軸承與軸套產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，經(jīng)過長周期運(yùn)行，隨著導(dǎo)軸承與軸套不斷地摩擦損耗，導(dǎo)軸承與軸套之間的間隙不斷增大。根據(jù)解體測(cè)量的數(shù)據(jù)分析判斷，沖洗水泵的軸系在運(yùn)行中可能呈紡錘形甩動(dòng)，使得泵體出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象。

4.3 泵座水平度超標(biāo)

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得沖洗水泵泵座的水平度略微超標(biāo)，由于沖洗水泵在泵井下垂直懸空掛置，泵軸總長為13.2 m，泵座水平度的偏差導(dǎo)致?lián)P水管的垂直度越往下偏差越大，在沖洗水泵高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)必將導(dǎo)致?lián)P水管和泵軸的振動(dòng)；揚(yáng)水管的垂直度偏差過大還會(huì)在沖洗水泵高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生交變應(yīng)力，容易導(dǎo)致兩段揚(yáng)水管連接處發(fā)生松動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致?lián)P水管發(fā)生斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。因此，應(yīng)確保泵座水平度合格，方可使懸空的揚(yáng)水管垂直度偏差在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，而實(shí)際測(cè)得的泵座的水平度略微超標(biāo)，一定程度上也會(huì)造成振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)。

5 處理過程及處理結(jié)果

由于沖洗水泵的導(dǎo)軸承與軸套之間的間隙偏大，在運(yùn)行過程中會(huì)導(dǎo)致泵軸的離心力偏大，加劇導(dǎo)軸承與軸套之間的摩擦，形成惡性循環(huán)。鑒于導(dǎo)軸承與軸套磨損較為嚴(yán)重，檢修中更換全部導(dǎo)軸承與軸套，組裝后測(cè)量導(dǎo)軸承與軸套之間的間隙，均未超過0.50 mm的標(biāo)準(zhǔn)值。沖洗水泵組裝好后，測(cè)量轉(zhuǎn)子總竄動(dòng)量為10.00 mm，根據(jù)檢修文件包規(guī)定，調(diào)整轉(zhuǎn)子提升量為4.80 mm。調(diào)整泵座臺(tái)板水平，南側(cè)偏高0.03 mm/m，西側(cè)偏高0.02 mm/m。電機(jī)就位后，對(duì)沖洗水泵與電機(jī)進(jìn)行了找中心(標(biāo)準(zhǔn)：圓周小于等于0.05 mm、端面小于等于0.05 mm)，以沖洗水泵中心為基準(zhǔn)，測(cè)得電機(jī)中心偏南0.02 mm、偏西0.03 mm、北開口0.015 mm、東開口0.03 mm，試轉(zhuǎn)過程中測(cè)得電機(jī)、沖洗水泵的振動(dòng)值均小于0.05 mm，符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語

通過對(duì)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵解體檢修，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軸承與軸套之間磨損嚴(yán)重，揚(yáng)水管連接法蘭處有個(gè)別螺栓松動(dòng)脫落，泵座水平略微超標(biāo)等問題，經(jīng)處理，更換導(dǎo)軸承與軸套、加固各法蘭等連接處、重新調(diào)整泵座水平，回裝后調(diào)整轉(zhuǎn)子提升量、電機(jī)與沖洗水泵中心，最終消除了振動(dòng)大故障。為防止沖洗水泵運(yùn)行過程中發(fā)生較大振動(dòng)故障，在運(yùn)行階段應(yīng)加強(qiáng)對(duì)沖洗水泵的觀察，定期檢查沖洗水泵、電機(jī)的振動(dòng)和泵轉(zhuǎn)子的晃動(dòng)情況，加強(qiáng)沖洗水泵在高水位和低水位工況下的運(yùn)行監(jiān)測(cè)；在檢修階段應(yīng)規(guī)范操作，測(cè)量轉(zhuǎn)子彎曲度、導(dǎo)軸承與軸套間隙，調(diào)整好轉(zhuǎn)子提升量、對(duì)輪中心等技術(shù)參數(shù)，確保試轉(zhuǎn)時(shí)不發(fā)生振動(dòng)大、動(dòng)靜碰摩故障。