凝结水泵电机振动状态监测及处理

作者:陈华辉

摘要:通过对火电厂凝结水泵电动机的状态监测、诊断分析和检查处理,诊断出转子不平衡和转轴弯曲是凝结水泵电动机振动偏大的主要原因,并进一步总结出造成转子不平衡的原因,从而为消除这类故障提供了技术依据。



    凝结水泵电动机是湛江发电厂的重要辅机设备全厂一共8台其是否能够正常运行直接影响到发电机组的安全稳定运行。自投产以来三台该类电动机的振动值一直偏高接近最大允许值0.08mm并且伴有0.015mm左右的变化值。经过长时间的跟踪监测6月27日发现4#机B凝结水泵电动机的振动有较快向上发展的趋势遂对该电机的振动情况进行状态监测和分析处理。
   一、振动监测
    4#机B凝结水泵电动机为立式结构通过推力瓦承受电动机转子和水泵转子的重量泵体与悬空支承的管道相连故振动从下往上呈逐渐变大趋势且容易受到相关设备的影响所以确定采用边跟踪测试边诊断处理的监测方法重要放在监测该电动机上端振动的变化。
    4#机B凝结水泵电动机型号YSLT500一4功率1000kW额定转速1489r/min。
    电机的测点分布见图1。取该电机上、下端轴承位置互相垂直的两个方向和轴向共五个点作为监测点。
    经过近1年的监测测试出各个时期各测点的振动数值(表1);根据跟踪测试各测点的振动数据作出振动趋势图。

   二、诊断分析
    该电动机投产前曾因振动问题返厂修理厂家空载试转测试后反映振动情况良好,磁粉探伤仪所以未处理就送回。3月20日负载试转发现其上端振值仍然偏大在0.08mm范围内波动经三个月的运行后上升至0.11mm左右大大地超出了厂家设定的最大允许值0.08mm。考虑到立式电动机离地越高振动越大上端轴承最容易受到振动的影响故停机检查发现其有明显的走单边现象即一侧轴承内圈磨损。更换该轴承后该电动机端振动一度下降到0.077mm左右但一个月后又上升至0.098mm左右这说明转子上端部分有可能存在弯曲现象。
    9月24日,手持式测振仪利用机组小修机会,手持频谱分析仪空载试转电动机上端振值基本稳定在0.07mm约为7月6日带负荷运行时振值的71%这说明振动主要由电动机部分引起。试转时还发现上端振值的波动变得很小可见振值的波动主要是受到管道振动的影响。
    考虑小修后该电机的振动仍有向上发展的趋势11月22日在负载运行的状态下利用最新添置的恩泰克数据采集器采集电动机的振动信号进行频谱分析从图3中可以看出2H测点的1倍转速频率在振动频谱中占优势同时存在少量的2、4、5倍转速频率的谐波频率此特征表明电动机可能发生如下故障:①转子不平衡②转轴弯曲③机座松动。频谱图中还出现保持架故障特征频率这主要是因为轴承容易受到径向冲击激发出保持架的故障特征频率实际上检查保持架未发现异常。
    检查机座各紧固螺丝没有发现松动现象基础也没有发现异常。
    综上所述判断转子不平衡和转轴弯曲是振动偏大的主要原因。
  

    三、检查处理
    根据诊断结果决定对电动机进行解体检查处理在转子校动平衡之前为确认转轴是否弯曲先校验上端轴承位的同心度。拆卸两端轴承和推力轴承的推力头清洗干净转子以转子两端中心孔为基准用百分表逐点侧量各部位跳动量测量部位见图4(A为上端轴承位B为推力轴承位C为转子铁芯位D为下端轴承位)测量数据见表2。开始时测得B、C两部位径向跳动量均超过允许值0.05mm改为B、D部位为基准校验后C部位径向跳动量合格A部位径向跳动量超过允许值。考虑实际运行时承重轴承为推力轴承上、下端轴承只起径向定位作用且振动异常只表现在A部位故采取刷镀A部位的处理方法恢复径向跳动量至允许值内。
 

图4 转子测量部位图

    在修理好转子A部位的基础上以A、D部位为基准重校转子动平衡。转子动平衡校验前后进行了两次第一次在B部位未装上轴承推力头校验只改变两端原平衡块所在位置将转子不平衡量校验至合格范围内结果空载试转时测试振值比处理前还大达到0.088mm以上。第二次装上轴承推力头校验发现B侧残余不平衡量又变得不合格经重新调整两端平衡块所在位置后再次测试该电机空、负载试转时振动值均大大改善下降至0.053mm左右。之后经过1个多月的跟踪监测发现电动机振动呈下降趋势基本稳定在0.044mm左右(动平衡量校验情况见表3)。

    四、结论
    1.通过半年多的跟踪监测和诊断处理电动机的振动由最大时0.11mm降至0.044mm基本消除了振源恢复到良好的运行状态下。
    2.转子不平衡和转轴弯曲是在出厂前就已存在这说明生产厂家对立式电动机的振动测试方法可能存在不足。
    3.转子动不平衡的原因是因为转子在校验动平衡时忽略了作为附件的轴承推力头理论上圆柱体的加工件是不用校验动平衡的但其通过键固定到转子上之后就有可能因为加工键槽而引起残余不平衡量增大所以必须装配在一起校验。
    4.加工立式凝结水泵电动机转子各配合面应在加工键槽之后进行以确保轴承位的同心度控制在允许范围内。

参考文献
1.ENTE公司编吴振球译.振动故障分析与诊断.2000
2.沈标正.电机故障诊断技术.机械工业出版社1997

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