循環水泵異常振動故障分析及解決措施

賀立余

摘? 要：近年來，我國電力行業通過工業化改革提高了電力產品生產制造能力，為工業生產與日常生活用電提供了有效的電力能源供給。由于發電廠的輔機設備中，通常會根據實際需求選擇適用性較高的循環水泵設備，而此類設備容易發生振動故障，給發電機組造成一定的負面影響。因此，本文結合某電廠循環水泵的異常振動現象，剖析了導致該故障的原因，并在此基礎上，提出了幾點較有針對性的解決措施。

關鍵詞：循環水泵;異常振動;故障;解決措施

以某發電廠為例，在6*350MW發電機組中，于3號機組配套設置了2臺（5#、6#）循環水泵，用于機組冷卻水系統供水、循環用戶母管供水，電動機型號為YKSL2000-14/1730-1。其它參數如下：（1）額定功率：2000kW;（2）額定電流：250.2A/249.2A;（3）額定電壓：6kV;（4）轉速：424RPM;（5）功率因數：0.82;（6）接線：2Y;（7）定子線圈絕緣：F級。該水泵于2019年投產后，經試運行、正式運行1年后，出現了異常振動問題，為了有效解決該問題，該廠對其進行了原因分析與處理。

1.循環水泵異常振動故障概述

首先，該電廠檢修人員在日常檢修過程中，于2020年12月13日發現5#循環水泵異常振動現象，并且伴有較大的電磁噪音。為了進一步確定故障，由設備部檢修人員對設備進行了解體檢修，檢修結果判定振動故障來源于電動機。具體情況如下：電動機轉子驅動端籠條與端環位置存在明顯的開裂現象，經現場觀察與手動檢查發現，屬于籠條焊接位置的開焊問題。硅鋼片位置出現了多處松動，可見明顯的破損與脫落現象。定子端部繞組綁扎方面存在松動現象，定子槽楔存在斷裂、松動現象。

2.循環水泵異常振動故障的原因分析

2.1應力作用

從籠條與端環境的開焊，是導致循環水泵異常振動出現的影響因素。而導致開焊的原因，主要集中在各種應力作用上。具體如下：

（1）籠條向轉子中心產生的彎曲應力。籠條啟動時會生產“擠流效應”，此時籠條中的電流較大且集中在槽口形成了電流密度差，由此造成籠條上與籠條下之間出現了不均勻溫升，使籠條向轉子中心產生了一定的彎曲應力。（2）籠條向端環傳遞的振動力。在籠條嵌裝時，受到鐵芯沖孔工藝差別的影響松緊程度不同。當槽內籠條徑向間隔存在時，徑向振動力會向端環進行傳遞，并在電流相位影響下造成端環扭曲。（3）籠條產生的軸向拉應力。熱傳導性能不同，籠條與籠條之間也會產生不均勻溫升。此時軸向位移存在差異會迫使籠條引發軸向拉應力，同時，也會導致籠條產生電磁振動應力。

因此，當循環水泵功率較大時，電動機啟動瞬間產生的振動幅度會達到最高點。在這種情況下，受到不同應力作用的影響，籠條、端環焊接位置容易開裂。尤其在啟動過程中存在交變，隨著啟動次數的增多、溫升也會增大，應力的破壞作用也逐漸擴大。

2.2嚴重發熱

該電動機屬于鼠籠式類型，存在雙鼠籠深槽，因此轉子槽既深又窄。在這種情況下，定子繞組通電后形成感應磁場，進而產生感應電流。當轉子導體受到感應電流影響后，轉子槽內的漏磁通分布不均勻，具體表現為槽口位置漏磁通多、槽底位置漏磁通少。考慮到其中的電流分布、導體阻抗之間存在反比例關系，槽口位置的漏抗較小、槽底位置的漏抗較大，所以，漏磁通多、漏抗較小的位置，通過的電流相對較大，反之則較小。此時上層籠條受到電流熱效應的影響，容易出現發熱，而且在籠條與端環位置，這種發熱現象比較嚴重。進一步會造成焊接位置發熱、變軟，出現開焊現象，進而增大振動現象。

2.3其它原因

以焊接工藝為例，籠條與籠條之間存在溫差，會使籠條與端環焊接時的質量處于不穩定狀態。同時，在焊接方式上采用的是點對面的環焊方案，因此，焊接后的機械強度相對較低。受到應力作用、發熱情況的影響，會進一步加速焊接位置的開焊。再如，籠條兩端呈為直角，剪切應力相對較大，會進一步加劇振動、加速開焊，并形成一種惡性循環。除此之外，定子端部繞組綁扎固定、槽楔連接方面，一直受到交變電磁力的影響，當使用時間延長后，綁扎位置容易發生松弛、斷開，槽楔也會逐漸松動，進而擴大振動。

3.循環水泵異常振動故障解決措施

3.1轉子部分的處理

首先，選擇適用性田間好的鑲嵌結構。具體操作如下：（1）測量后于車床上對籠條進行切割、拆除。（2）清理鐵芯、測量轉子槽，用氬焊修復硅鋼片。（3）設計、加工銅排，選用硬質紫銅排（TMY電工用材），改籠條直角為R倒角。（4）對籠條進行銑槽處理，按照鑲嵌工藝將轉子籠條固定在槽中，通過脹緊方式保障其安裝的牢固性，同時采用鑲嵌方法，固定端環，并確保籠條牢固的固定在端環里。

其次，先用點焊方式焊接籠條外側與端環節，再進行內側與端環節焊接，焊接完成后清理焊渣并進行堆焊，確保其形成半球形增強焊接牢固度。焊接完成后端環冷卻至200℃以下、150℃以上范圍，對其進行刷洗、沖凈、吹干處理。

第三，用F級6895環氧無溶劑漆浸轉子后，進行烘焙固化、車床校正、端環修整、平衡校動。導磁、導電部分用防銹漆進行處理，開展交流、直流耐壓試驗，滿足標準要求即可。

3.2定子部分的處理

首先，通過壓縮空氣進行清理后，借助高壓蒸汽清洗機對定子進行處理。

其次，對松動部分進行全面檢查，包括定子繞組端部綁扎情況、引線綁扎情況，并對松動位置進行重新綁扎，確保其牢固度后即可。對于槽楔中存在斷裂、松動的情況，采用敲擊的辦法先將槽楔敲出，墊入絕緣墊條后重新安裝。

第三，采用打磨工藝對定子鐵芯掃膛位置進行處理，然后將其送入烘房進行烘干處理。處理后應結合試驗方法，對定子繞組絕緣、直流耐壓、損耗、溫升等情況進行測定與數據分析，本次研究中，定子繞組絕緣試驗數據如下：（1）試驗電壓：2500V;（2）絕緣電阻：15s時為2G，60s時為5G;（3）吸收比：2.5。（4）測量工具為雙臂電橋，繞組直阻值：AB為0.2455Ω;BC為0.2452Ω;AC為0.2452Ω。定子繞組的直流耐壓試驗與泄漏電流測量數據如下：（1）溫度：15℃;（2）試驗電壓分別設置為：3000kV、6000 kV、9000 kV、12000 kV、15000 kV;（3）泄漏電流對應值為：0uA、1uA、2uA、3uA、5uA;（4）時間：均為1min;（5）耐壓后絕緣R15/R60時，對應設置為1.5G/5G。

第四，合格后對定子鐵芯、定子繞組、定子機殼噴涂防銹漆。

結束語

總之，在該電廠檢修過程中發現循環水泵異常振動現象，并通過分析評估認為該故障處于上升態勢后，通過專題研討方式對導致異常振動故障的原因進行了綜合分析，并制定了比較細致的解決措施。通過解決相關問題后進行組裝與試運行，結果顯示循環水泵異常振動現象得到了有效控制，其中的磁噪音也處于正常狀態，從而保障了循環水泵的有效運行，延長了其使用壽命。

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