定冷水泵電動機異常振動原因分析及處理

摘 要：【目的】某電廠#1發電機定冷水泵A和冷水泵B的電動機振幅都超過了規定的標準值，且振動不穩定，振幅有抬升趨勢，對設備安全、穩定運行造成了極大的隱患。為消除設備異常振動，使設備安全穩定運行，須對設備進行振動監測和分析。【方法】經振動分析儀監測和分析，認為電動機地腳螺栓松動，電動機臺板變形和基礎未有效灌漿是導致電動機振幅超標的原因。【結果】對電動機地腳螺栓進行了緊固后，定冷水泵B電動機各個方向振幅均降到了標準范圍內。由于機組暫時沒有停機計劃，無法對電動機基礎進行灌漿、更換臺板，因此創造性設計了緊固組件。【結論】該緊固組件可有效解決因臺板變形和基礎未灌漿導致的振動超標問題。

關鍵詞：定冷水泵電動機；基礎松動；二次灌漿；地腳螺栓；緊固組件

中圖分類號：TM623" "文獻標志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2024）02-0044-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.02.008

Cause Analysis and Treatment of Abnormal Vibration of the Stator Cooling Water Pump Motor

LI Jun" " ZHANG Changsheng" " WANG Tao" " SI Yaoqiang" " YU Wenjin" " QIN Jianjun

（Shandong Energy Inner Mongolia Sheng Lu Electric Power Co.，Ltd.， Ordos 016299， China）

Abstract： [Purposes] Generator set #1 in a certain power plant experienced excessive amplitudes in the electric motors of cooling water pumps A and B， surpassing the specified standard values. Moreover， the vibrations were unstable， with an increasing trend in amplitude， which poses a significant risk to the safe and stable operation of the equipment. To eliminate abnormal equipment vibrations and ensure safe and stable operation， it is necessary to conduct vibration monitoring and analysis. [Methods] Through monitoring and analysis with a vibration analyzer， it was determined that loose grounding bolts， motor base plate deformation， and ineffective grouting of the foundation were the reasons for the excessive amplitudes in the electric motors. [Findings] After tightening the grounding bolts， the amplitudes in all directions of the cooling water pump B electric motor decreased within the standard range. As there was no plan for a shutdown in the near future，" it is impossible to grout the motor foundation or replace the base plate. Therefore， a creative fastening components was devised. [Conclusions] This fastening component can effectively solve the problem of excessive vibration caused by deformation of the platform and lack of grouting in the foundation.

Keywords：stator cooling water pump motor; looseness of the foundation; secondary grouting;rag bolt; the fastening components

0 引言

振動是評價旋轉機械運行可靠性的重要指標［1］。振動值超標會造成機械零部件的磨損、疲勞，環境噪聲，旋轉機械效率降低和故障率升高，甚至造成連接部件和管路的損傷。

松動是造成旋轉機械振動異常的一項重要因素。松動往往是由機械安裝質量不高及長期振動所引起的，其在系統基礎、支承模塊、內部部件及殼體等任何有連接的部位都可能發生。松動故障特征通常又與質量不平衡、軸彎曲、聯軸器松動等故障類似，很難找到故障原因，當出現耦合故障就更加難以診斷［2］。

松動故障分為基礎松動、支座松動和部件間配合松動。隨著設計、裝配水平的提高，基礎松動成為松動故障中最為常見的一種形式。這類松動表現為地基剛性差、墊鐵松動、地腳螺栓松動、灌漿惡化或無灌漿以及底腳、基礎的變形開裂等。

1 設備概況

某電廠安裝2×1 000 MW超超臨界間接空冷燃煤發電機組，發電機由上海汽輪發電機有限公司生產，型號為QFSN-1000-2，冷卻方式為水氫氫。發電機定子由水進行冷卻，定子冷卻水進口水溫額定值為45 ℃，定子冷卻水出口水溫額定值為71 ℃，定子冷卻水流量額定值為155 t/h，定子冷卻水系統配備2臺離心泵，一用一備，離心泵由電動機驅動，定冷水泵及其電動機布置在臺板上，臺板下面為基礎，其現場布置如圖1所示。

定冷水泵主要參數見表1，其電動機參數見表2。

2 振動情況

2022年7月24日定冷水泵B運行，A備用。21：00使用便攜式測振儀測量定冷水泵B及其電動機驅動端振動，發現水泵豎直、軸向和電動機豎直方向振動值超標（廠內標準為≤50 μm），測量值見表3。

22：15將定冷水泵由B泵切至A泵運行，測量定冷水泵A及其電動機驅動端振動，結果見表3。

7月25日06：45，測量定冷水泵A及其電動機驅動端振動，測量結果見表3。對比7 h前測量結果可以看出，定冷水泵A振動有所下降，但其電動機水平和軸向振動大幅攀升。

7月25日08：50，使用振動監測儀對定冷水泵A及其電動機驅動端進行振動監測，發現定冷水泵振動正常，而其電動機水平和軸向振動高。隨后再對電動機地腳螺栓處進行振動監測，發現地腳螺栓處振動值異常（≥[軸承處振動值/2]），其豎直方向振動遠高于水平和軸向振動，具體測量結果見表4。

檢查后發現地腳螺栓松動，對地腳螺栓進行對角緊固。緊固過程中定冷水泵A電動機軸承處水平和軸向振動下降明顯，而豎直方向振動上升超過標準值，如圖2所示。

隨后啟動定冷水泵B，停運定冷水泵A，并對定冷水泵A對輪重新進行找正。定冷水泵B啟動后，進行振動監測發現泵體振動正常，而電動機豎直方向振動超標嚴重。經檢查發現電動機地腳螺栓也存在松動情況，因此緊固定冷水泵B電動機地腳螺栓。緊固后，定冷水泵B電動機水平、豎直和軸向振動均有不同程度下降（如圖3所示），并且均降到了標準范圍內。

7月28日在定冷水泵A重新對輪找正后進行振動監測，測量值見表5。由于其軸向振動略有超標，因此在機組檢修期間對定冷水泵電動機進行更換。更換后電動機水平和豎直方向振動值都略有超標（見表5）。更換電動機后電動機驅動端3個方向的頻譜和波形如圖4所示。此外，電動機軸向振動存在下低上高的現象，在電動機下部測量，其軸向振動為34 μm，在電動機中部位置，其軸向振動為50 μm，在電動機上部位置，其軸向振動為64 μm。

3 震動原因分析

觀察振動頻譜可以看出，定冷水泵A電動機軸承處振動頻率主要為1 X，同時存在諧波。由于電動機重新進行了對輪找正，甚至更換了新電動機，但其振動值還是超標，因此可以排除振動是由電機故障或不對中引起的。由于電動機對輪找正和更換新電動機后各方向振幅變動較大，振動并不穩定，因此初步判定振動超標是由基礎存在松動問題導致的。

不論何種機械振動，都是在力的作用下發生的［3］。旋轉機械的振動大小是由激振力和機械阻尼共同決定的，轉動機械基礎一旦不穩固，會使其機械阻尼降低。這時即使不平衡力沒有增加，振動也會大幅攀升，這是因松動故障而導致的振動異常［4］。

對電動機及定冷水泵基礎進行振動測量，其各位置振幅和相位如圖5所示。圖5中位置1、2、3、4、5、7、8和11處相位位于110°～130°，而位置6、9和10處相位位于295°～297°。經現場檢查，電動機基礎進行了二次灌漿，但二次灌漿只在灌漿口附近（位置6、9和10處）灌實，而在其他位置并未灌實，灌漿質量不合格。不合格的灌漿使得基礎剛性差，系統阻尼降低，放大了電動機的振幅。

對電動機地腳螺栓處和基礎處同時進行振動測量，其各位置振幅和相對相位如圖6所示。圖6中電動機點3和點7地腳螺栓處豎直方向相位與點4和點8基礎處豎直方向相位相差較大。現場檢查發現，電動機驅動端處臺板存在翹曲現象，在電動機運行中臺板支撐并不穩定，這更加劇了電動機的振動［5］。

4 處理措施

針對定冷水泵及其電動機基礎沒有二次灌漿和臺板與基礎接觸不良存在翹曲的問題，一般處理方法為進行二次灌漿并更換臺板。但由于機組剛剛啟動，短時間內沒有停機計劃，因此設計、使用了緊固組件來對臺板進行壓緊，對基礎進行拉緊，增加基礎剛性，提高基礎穩定性，減少旋轉設備振動，如圖7所示。

5 治理效果與結論

在使用緊固組件后，電動機驅動端水平方向振動為31 μm，豎直方向振動為34 μm，軸向振動為32 μm，均達到了電廠的廠內標準，定冷水泵電動機可安全穩定地運行。

本文針對某定速臥式電動機振幅過大的問題，通過振動監測確定了其存在電動機地腳螺栓松動、電動機臺板變形和基礎未有效灌漿的問題。通過緊固地腳螺栓，設計緊固組件對臺板進行壓緊。基礎變形或不平會導致旋轉設備振動超過標準值。對基礎進行拉緊的方法降低了電動機振動。本文中所設計的緊固組件可有效解決因臺板變形和基礎未灌漿導致的振動超標問題。

參考文獻：

［1］李永利.水氫氫式發電機定子冷卻水泵振動超標治理［J］.電力安全技術，2019，21（1）：4.

［2］曹青松，向琴，熊國良.機械松動現象與故障特性研究綜述［J］.噪聲與振動控制，2015，35（2）：1-6.

［3］陸頌元，吳崢峰.汽輪發電機組振動故障診斷及案例［J］.汽輪機技術，2018（1）：2.

［4］趙黎輝，岳萬軍，李振威，等.機械松動故障的診斷［J］.中國新技術新產品，2009（16）：2.

［5］羅躍綱，吳斌，王萬雷，等.旋轉機械基礎松動故障研究進展和展望［J］.大連民族大學學報，2015，17（5）：467-471.