隨著近些年大容量汽輪發(fā)電機(jī)組的快速發(fā)展，大型立式水泵廣泛地應(yīng)用于火力發(fā)電廠循環(huán)水、凝結(jié)水等系統(tǒng)中。

　　【摘要】本文結(jié)合火力發(fā)電廠大型立式水泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)歸納形成立式水泵故障診斷庫，并提出相應(yīng)的現(xiàn)場檢查、診斷方法，綜合運(yùn)用新技術(shù)新方面提出全面診斷的思路，為大型立式水泵故障診斷進(jìn)行有益的嘗試。

　　【關(guān)鍵詞】電力工程師論文范文,立式水泵,振動(dòng),故障診斷庫

　　1前言

　　輔助轉(zhuǎn)機(jī)遠(yuǎn)不如汽輪發(fā)電等主機(jī)設(shè)備受重視程度高。由于水泵設(shè)計(jì)、制造、安裝技術(shù)進(jìn)步相對(duì)滯后，大型立式水泵振動(dòng)問題凸現(xiàn)出來，加之相關(guān)技術(shù)性指導(dǎo)資料較少，面對(duì)問題往往無法快速有效的確診并解決。筆者綜合運(yùn)用汽輪機(jī)振動(dòng)故障診斷技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)踐摸索，歸納總結(jié)立式水泵振動(dòng)處理的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。本文試從現(xiàn)場診斷、檢查測試等方面入手，探討大型立式水泵的故障診斷技術(shù)。

　　2大型立式水泵的特點(diǎn)

　　大型立式水泵流體性能理想、結(jié)構(gòu)緊湊，一般采用懸吊式結(jié)構(gòu)，水泵轉(zhuǎn)子與電機(jī)轉(zhuǎn)子垂直布置，電機(jī)上部軸承作為轉(zhuǎn)子死點(diǎn)，承擔(dān)電機(jī)轉(zhuǎn)子與水泵轉(zhuǎn)子全部重量，并且承擔(dān)流體對(duì)葉輪的軸向力量。立式水泵的長度較長，加之電機(jī)及支座的高度，整個(gè)軸系的長徑比很大，水泵軸承一般由若干級(jí)水潤滑軸承組成。水泵、電機(jī)的靜子與轉(zhuǎn)子全部重量，通過水泵臺(tái)板傳遞至基礎(chǔ)上。運(yùn)轉(zhuǎn)工況下推力軸承、臺(tái)板的高負(fù)荷以及軸系的超長形式，對(duì)水泵設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢修的各個(gè)環(huán)節(jié)提出了較高的要求，振動(dòng)問題一旦發(fā)生，外在表現(xiàn)形式單一，無法快速有效的得出準(zhǔn)確診斷結(jié)論，往往導(dǎo)致問題久拖未決。對(duì)立式泵的振動(dòng)評(píng)價(jià)測量以電機(jī)上部軸承作為設(shè)備振動(dòng)評(píng)價(jià)測點(diǎn)。振動(dòng)通用標(biāo)準(zhǔn)如下：

　　轉(zhuǎn)速r/min

　　振動(dòng)

　　?m合格≤150≤100≤100≤80

　　優(yōu)良≤100≤80≤70≤60

　　3故障診斷、檢查分析思路

　　水泵的運(yùn)行狀態(tài)是內(nèi)擾力與支撐剛度綜合平衡的結(jié)果，故障診斷的基本出發(fā)點(diǎn)從這兩個(gè)方面入手檢查，衡量與此相關(guān)各個(gè)方面的性能狀況。水泵發(fā)生異常振動(dòng)的原因很多，設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢修運(yùn)行維護(hù)的任何環(huán)節(jié)發(fā)生問題，均影響到整體穩(wěn)定性，現(xiàn)場診斷的思路必須“先易后難”，檢查方案也要以此展開，避免故障診斷繞彎路。

　　振動(dòng)故障診斷要結(jié)合強(qiáng)有力的檢查手段，尤其是新技術(shù)的深入運(yùn)用，才能夠準(zhǔn)確、及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障源，并且指導(dǎo)試驗(yàn)驗(yàn)證。必須充分認(rèn)識(shí)到全面、細(xì)致檢查在故障檢查以及結(jié)論驗(yàn)證環(huán)節(jié)的重要作用，避免錯(cuò)漏隱性故障特點(diǎn)，從而導(dǎo)致診斷失準(zhǔn)，更不能盲目的將方案付諸實(shí)施，減少物力與人力損失、浪費(fèi)。

　　通常在進(jìn)行故障處理的過程中，首先進(jìn)行振動(dòng)整體測量，獲得問題概況，然后按照內(nèi)擾力與支撐剛度的思路從各個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)檢查，強(qiáng)調(diào)緊扣主要特征的同時(shí)，進(jìn)行的綜合因素辨析。

　　4故障診斷庫及檢查方法

　　振幅測量是最常用的測量、評(píng)價(jià)振動(dòng)的方法，貫穿于振動(dòng)分析的各個(gè)環(huán)節(jié)。使用振幅峰峰值進(jìn)行分析，在穩(wěn)定工況狀態(tài)下，通過對(duì)立式電機(jī)上部軸承的振動(dòng)方向的測定，取得先期特征。長時(shí)間觀察、判斷振動(dòng)幅值的穩(wěn)定性。密切關(guān)注振幅波動(dòng)的規(guī)律性。

　　振動(dòng)頻譜分析是利用帶頻譜分析功能的測振儀，采集振動(dòng)波形，通過硬件頻率分析或者軟件FFT（快速傅立葉變換），將通頻振動(dòng)分解為低頻、1×、2×……、高頻，分析頻率的主導(dǎo)成分，同時(shí)觀察波形相位的變化，借此判斷振動(dòng)的誘發(fā)因素，往往可以清晰的得出某些方面的結(jié)論，比如振動(dòng)頻率若與滾動(dòng)軸承的滾珠數(shù)目相同，則通常預(yù)示滾動(dòng)軸承故障的可能性較大。筆者將自身現(xiàn)場實(shí)踐、摸索經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)出詳細(xì)的振動(dòng)故障診斷庫及檢查分析方法，有較強(qiáng)的操作性和借鑒意義。

　　4.1整體振動(dòng)特征測量分析

　�。�1）幅值：測量電機(jī)上部軸承振動(dòng)的幅值和方向性。如果振動(dòng)方向性明顯，則說明支撐剛性存在嚴(yán)重不對(duì)稱問題。

　�。�2）波形：測量振動(dòng)波形、相位、穩(wěn)定性，如果穩(wěn)定性較差，說明存在隨機(jī)振動(dòng)或者非質(zhì)量不平衡原因造成的其它振動(dòng)。

　�。�3）運(yùn)行參數(shù)：檢查入口水位、壓力、出入口管路系統(tǒng)，如果偏離設(shè)計(jì)要求，可考慮由于參數(shù)異常導(dǎo)致水泵偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行。

　�。�4）管道：檢查連接管道振動(dòng)情況，排查管道振動(dòng)傳遞的影響。

　　4.2內(nèi)擾因素檢測

　�。�1）電機(jī)測試：空試電機(jī)，分別在打緊支撐法蘭螺栓、松開兩種情況下測量，如果振幅偏大，說明電機(jī)內(nèi)擾力大，或者安裝垂直度差，和支撐法蘭有關(guān)。將電機(jī)置于平地專用臺(tái)架上測量同樣能得出類似結(jié)論�？赵囯姍C(jī)波形是否穩(wěn)定，可判斷出是否存在電磁故障或部件松動(dòng)

　�。�2）軸彎曲測量：通過對(duì)電機(jī)軸頭晃度、對(duì)輪飄偏、電機(jī)軸彎曲、水泵軸彎曲的測量，均可直觀判斷是否因此產(chǎn)生了質(zhì)量不平衡。

　�。�3）聯(lián)軸器中心測量：校核中心偏差是否超標(biāo)，檢查中心對(duì)中塊是否正確使用，避免對(duì)輪連接后引起附加中心偏差；對(duì)輪飄偏可反映出軸彎曲或?qū)�輪加工偏差；電機(jī)對(duì)輪調(diào)整螺母厚度偏差引起軸系發(fā)生傾折；電機(jī)對(duì)輪連接晃度超標(biāo)一般是對(duì)輪螺絲憋勁兒引起的附加中心偏差。

　�。�4）電、磁分析：三相電流不均衡導(dǎo)致電機(jī)電磁力不均衡易引起振動(dòng)；檢查徑向磁力中心偏差，以及軸向磁力中心調(diào)整后的振動(dòng)變化情況，可以判斷磁力中心不正的影響；使用鼠籠斷條儀對(duì)鼠籠斷條檢測，用測振儀檢查振動(dòng)波形與轉(zhuǎn)速、時(shí)間的關(guān)系，來排查電磁力不均衡的程度。

　　（5）動(dòng)靜摩擦：用聽棒檢查電機(jī)及水泵是否有異常響聲，往往可以判斷電機(jī)或水泵轉(zhuǎn)子是否發(fā)生徑向碰磨；通過對(duì)水泵提軸量及總串量的檢查分析軸向碰磨的可能性，檢查葉輪口環(huán)磨損痕跡可以佐證碰磨程度。

　�。�6）電機(jī)軸承：用聽棒檢查判斷軸承聲音變化對(duì)軸承損壞的判斷十分有效，對(duì)軸承內(nèi)外緊力、間隙檢查可分析軸承安裝工藝是否存在不良情況；對(duì)電機(jī)軸承設(shè)計(jì)進(jìn)行論證，評(píng)價(jià)軸承平衡軸向及徑向力的穩(wěn)定性，分析是否存在設(shè)計(jì)缺陷；電機(jī)軸承安裝工藝、步驟正確能減少很多麻煩；壓鉛絲、抬軸測量電機(jī)軸承游隙檢查軸承是否失效；電機(jī)軸承滾道痕跡能輔助判斷軸承安裝是否偏斜；電機(jī)軸承端蓋（座）緊力、變形情況檢查可以排除軸承端蓋變形或緊力過大導(dǎo)致軸承變形的問題。（7）平衡測試：分別對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子、葉輪、對(duì)輪進(jìn)行靜平衡、低速動(dòng)平衡測試，能有效判斷振動(dòng)是否由質(zhì)量不平衡引起，同時(shí)可以方便的消除不平衡質(zhì)量，調(diào)整最小剩余不平衡量（emar）<1gmm/kg。

　　（8）水泵滑動(dòng)軸承分析：通過檢查水軸承和軸套的磨損情況來判斷是否軸承失效引起振動(dòng)，重點(diǎn)關(guān)注磨損痕跡、間隙、橢圓度等。水泵軸承短時(shí)缺少潤滑往往造成軸承快速磨損，在熱網(wǎng)疏水泵中極為常見。

　�。�9）臨界轉(zhuǎn)速分析：近些年改造的變轉(zhuǎn)速水泵振動(dòng)問題比較突出，比如增加變頻器后水泵振動(dòng)狀況惡化，通過對(duì)不同轉(zhuǎn)速的振動(dòng)對(duì)比，分析臨界轉(zhuǎn)速的區(qū)域，在變頻器上設(shè)置避讓區(qū)間能臨時(shí)緩解振動(dòng)對(duì)設(shè)備的損壞，采取動(dòng)平衡配重能有效調(diào)整臨界轉(zhuǎn)速的實(shí)際數(shù)值，同樣能讓實(shí)際工作區(qū)段得到平滑的振動(dòng)曲線。

　　4.3支撐剛度校核檢查

　�。�1）整體判斷：分別在電機(jī)上部、水泵下筒體加支撐后，如果振動(dòng)幅值變化顯著，則表明支撐剛度差，或者各支撐接觸面接觸不好；觀察振動(dòng)波形的穩(wěn)定性，以及在對(duì)輪或電機(jī)風(fēng)扇上進(jìn)行動(dòng)平衡配重，可作出相應(yīng)的判斷。

　　（2）灌漿基礎(chǔ)檢查：測量基礎(chǔ)臺(tái)板振動(dòng)及振動(dòng)差值，如果較大，則說明臺(tái)板有松動(dòng)跡象，同時(shí)檢查水泥與臺(tái)板剝離松動(dòng)情況；用大錘緊固地腳螺栓檢查緊固均勻程度；對(duì)出口管加固判斷管道振動(dòng)是否對(duì)水泵有傳遞影響。

　�。�3）水泵支撐面：安裝前是否仔細(xì)清除污垢及銼刀銼修高點(diǎn)，使表面平整無雜物，特別注意結(jié)合面接觸差的問題，可以用塞尺檢查間隙，要求間隙小于5絲；密封膠圈截面積大于槽道截面積同樣影響結(jié)合面接觸；比較有效的手段是對(duì)支撐法蘭與基礎(chǔ)臺(tái)板的振動(dòng)細(xì)微差值進(jìn)行分析。

　�。�4）電機(jī)支撐面：調(diào)整支撐面頂絲檢查振動(dòng)變化情況，如果變化明顯說明結(jié)合強(qiáng)度不足、接觸不好；在電機(jī)支座未打緊螺栓和打緊螺栓兩種情況下，用塞尺測量間隙應(yīng)小于5絲，否則說明結(jié)合面變形，此時(shí)可以用不銹鋼墊子來臨時(shí)增加接觸面積。利用車床來檢查電機(jī)支座、水泵支座不平度，偏差應(yīng)小于10絲。

　�。�5）垂直度檢查：在對(duì)輪上架百分表盤動(dòng)轉(zhuǎn)子可以對(duì)電機(jī)支撐法蘭不垂直度進(jìn)行檢查。水泵臺(tái)板、支座的水平度、平行度是很重要的安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，影響軸線傾斜往往伴隨較大振動(dòng)的發(fā)生，需要用大平尺與合像水平儀精確測量。整體垂直度檢查，可以將合像水平儀置于電機(jī)上軸頭，盤轉(zhuǎn)子360度判斷變化情況，該工作可以在未連對(duì)輪和連接對(duì)輪時(shí)進(jìn)行兩次，分別判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子垂直度超差和水泵轉(zhuǎn)子垂直度超差的不同情況。

　�。�6）結(jié)構(gòu)缺陷分析：通過測量基礎(chǔ)臺(tái)板出入口振動(dòng)來判斷支撐剛度的情況，基礎(chǔ)薄弱易引發(fā)振動(dòng)；水泵支座剛度差、是否缺少筋板、支座法蘭厚度太薄、電機(jī)支腿數(shù)量和厚度、電機(jī)框體剛度等，常常導(dǎo)致振動(dòng)問題的發(fā)生。通過不同位置振動(dòng)的細(xì)微差值和臨時(shí)增加剛度措施，一般能很容易的判斷問題所在。但要注意通過焊接增加剛度的同時(shí)要盡量減少附加變形的發(fā)生。

　　5結(jié)束語

　　振動(dòng)故障診斷技術(shù)是理論實(shí)踐結(jié)合密切的專業(yè)技術(shù)，需要長期的實(shí)踐摸索才能夠逐漸的深入掌握，隨著振動(dòng)診斷成功經(jīng)驗(yàn)的積累，以及超聲波診斷技術(shù)、Ansys有限元分析技術(shù)等越來越多新技術(shù)的應(yīng)用，將會(huì)極大促進(jìn)故障診斷成功率的提高。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]施維新.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及事故.北京：中國電力出版社，1998.10.

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