循環水泵振動大原因查找及處理

葉偉東

（廣東粵電水電檢修安裝有限公司，廣東 河源 517000）

某發電公司3 B循環水泵(以下簡稱循泵)由湖南長沙水泵廠生產，型號為88 LKXA-17，設計流量10.5m3/s，轉速370r/min，最大軸向推力55t。循泵電機由湖南湘潭電機廠生產，型號為Y KKL2400－16/2150－IT H，額定功率2400KW。

1 循泵運行情況簡介

該發電公司3 B循泵自安裝運行以來，一直存在振動大的問題。在機組連續試運行168h時，就發現振動較大，被迫停泵處理。解體后發現泵軸已彎曲，導流片已碎裂成多塊，軸承支架已碎裂，僅剩軸承體；外接管上法蘭處完全斷裂，內套管上段多處因打擊而凹陷，內接管上段的下法蘭處斷裂，內接管下段下法蘭處斷裂；上泵軸水封(上軸套)處彎曲，中泵軸中間處彎曲，整條泵軸彎曲略呈“S”型。這次檢修更換了3根主軸和軸承支架、填料函體、導葉體及各軸套、軸承等部件。修好后運行了1年多，又出現振動大。因停泵及時，未造成更大的破壞，但軸承支架已碎裂，主軸彎曲超標。按大修要求進行處理、安裝后，運行約4個月，再次出現振動大問題，造成的后果比較嚴重。更換了全部備品備件，同時更換了多個外接管和突出彎管，對泵筒的垂直度、泵安裝墊板及支撐板水平進行測量和調整，安裝工藝上采用將轉動部件之間點焊固定的方法。之后，循泵運行狀況良好。

2 循泵振動大原因分析

2.1 電氣方面

循泵電機內部磁力不平衡和其他電氣系統的失調，常引起振動和噪音。如異步電機在運行中，由定轉子齒諧波磁通相互作用而產生的定轉子間徑向交變磁拉力；大型同步電機在運行中，定轉子磁力中心不一致或各個方向上氣隙差超過允許偏差值等，都可能引起電機周期性振動并發出噪音。

2.2 機械方面

電機和循泵轉動部件質量不平衡，安裝質量不良，機組軸線不對稱，擺度超過允許值，零部件的機械強度和剛度較差，軸承和密封部件磨損破壞，以及循泵臨界轉速出現與機組固有頻率一致引起的共振等，都會產生強烈的振動和噪音。

2.3 水力方面

循泵進口流速和壓力分布不均勻，循泵進出口工作液體的壓力脈動、液體繞流、偏流和脫流，非定額工況以及各種原因引起的循泵汽蝕等，都是常見的引起循泵組振動的原因。循泵啟動和停機，閥門啟閉，工況改變以及事故緊急停機等動態過渡過程造成的輸水管道內壓力急劇變化和水錘作用等，也常常導致循泵和電機產生振動。

2.4 其他方面

循泵進水流道設計不合理或與循泵不配套，循泵淹沒深度不當，以及循泵啟動和停泵順序不合理等，都會使進水條件惡化，產生漩渦，誘發汽蝕或加重循泵及電機振動。采用破壞虹吸真空斷流的循泵在啟動時，駝峰段空氣挾帶困難，形成虹吸時間過長；拍門斷流的循泵拍門設計不合理，時開時閉，不斷撞擊拍門座；支撐循泵和電機的基礎發生不均勻沉陷或剛性基礎較差等因素，也都會導致循泵發生振動。

從這次檢修解體檢查發現，電氣、機械及水力均存在問題，但主要是機械和水力方面的問題。發現的主要問題有：電機軸彎曲度超標，泵支撐板和安裝墊板水平超標，泵部件腐蝕嚴重，葉輪3個葉片形狀不一致。

3 處理方法

(1) 電機軸彎曲度校直。電機軸拆出時測量電機靠背輪處最大彎曲度為0.51mm，返廠校直后最大彎曲度為0.08mm，達到合格水平。

(2) 循泵支撐板檢查。經過幾次破壞性振動后，循泵支撐板的混凝土基礎出現裂紋，特別是四角較為明顯，循泵支撐板的基礎螺絲部分已松動。這次對基礎螺絲進行打緊、點焊處理。

(3) 循泵安裝墊板檢查。循泵安裝墊板變形嚴重，存在四角高、中間低現象。由于現場不具備修整條件，送外加工工期不允許，本次未做處理。

(4) 循泵筒垂直度測量調整。未調整前測量循泵筒垂直度偏差最大為4.25mm。這一偏差可在調整電機與循泵靠背輪張口值時，通過在電機與電機支座間加墊進行消除。調整循泵筒垂直度時在循泵支撐板與安裝墊板之間加墊，測量時以循泵筒與軸承支架接合部位為中心基準，校核葉輪室與吸入喇叭管接合處的中心偏差，通過加墊最終使循泵筒垂直度偏差調整至0.25mm以內。

(5) 循泵筒加裝反力支撐。在循泵筒的出口管及垂直位置2個方向加裝支撐，固定在流道混凝土基礎上，限制循泵筒的擺動范圍，減小因振動、擺動造成的危害。循泵筒反力支撐安裝位置如圖1所示。

(6) 葉輪進行動平衡試驗。葉輪返廠進行動平衡試驗，消除葉輪動不平衡狀態。同時對葉輪的葉形進行了修復，使3個葉片形狀保持一致。

(7) 更換循泵體部件材質。原材質均為碳鋼和鑄鐵，這次將主要部件更換為OCr17Ni12Mo2，即316不銹鋼，增強耐腐蝕性，確保循泵的安全運行。

(8) 調整好循泵與電機的張口值及圓周值。將循泵與電機的張口值及圓周值調整在0.06mm以內，達到優良水平，盡量消除中心偏差造成的振動。

4 處理效果

經過處理，循泵首次投運，電機推力軸承處振動為0.03mm～0.04mm，屬于正常偏大范圍。這主要是由于在各個部件間加墊過多所致。加墊位置有循泵安裝墊板與循泵支撐板之間、循泵支撐板與電機支座之間及電機支座與電機之間，一共有3層墊，且加墊厚度都較大，這將直接影響機組的振動。在下次檢修時可以盡量減少加墊數量，消除振動因素。通過一段時間運行，循泵的振動有所下降，振動穩定在0.03mm以內，沒有增大的趨勢，電機軸承溫度穩定，改造取得較好的效果。