核島冷凍水泵電機(jī)振動(dòng)故障診斷與處理

李子斌 王維友 王祥祥

（福建寧德核電有限公司 福建福鼎）

1.概述

某核電站核島冷凍水泵的電機(jī)（佳木斯電機(jī)廠生產(chǎn)）型號HY280M-2，電機(jī)功率90 kW，轉(zhuǎn)速2970 r/min，電機(jī)軸承型號6314/C3。在一次巡檢中發(fā)現(xiàn)3臺冷凍水泵的電機(jī)振動(dòng)均超標(biāo)，通過添加油脂將電機(jī)振動(dòng)降至合格范圍，但當(dāng)電機(jī)再次啟停后發(fā)現(xiàn)振動(dòng)仍舊超標(biāo)。下面以2號泵為例，介紹故障分析和處理過程。

2.振動(dòng)測試（表1）

（1）對電機(jī)和泵進(jìn)行振動(dòng)測量發(fā)現(xiàn)，泵的振動(dòng)在合格的范圍內(nèi)，電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端垂直方向、驅(qū)動(dòng)端垂直方向和軸向方向振動(dòng)超標(biāo)。該電機(jī)和泵的振動(dòng)報(bào)警值為2.8 mm/s，停機(jī)值為4.5 mm/s。

表1 機(jī)組振動(dòng)測試數(shù)據(jù) mm/s

（2）對電機(jī)基座結(jié)合面進(jìn)行振動(dòng)測量，沒有發(fā)現(xiàn)振動(dòng)有較大的差別，對地腳螺栓進(jìn)行復(fù)查，也沒有發(fā)現(xiàn)螺栓松動(dòng)的情況。

（3）斷電瞬間測量電機(jī)振動(dòng)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)振動(dòng)值立刻降低。

（4）電機(jī)軸承添加油脂后，電機(jī)振動(dòng)降到合格范圍內(nèi)，但是當(dāng)該電機(jī)停運(yùn)再運(yùn)行后振動(dòng)再次超標(biāo)。

（5）將連接電機(jī)和泵的聯(lián)軸器斷開，電機(jī)單轉(zhuǎn)，測量振動(dòng)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承水平、垂直、軸向的振動(dòng)均沒有發(fā)生實(shí)質(zhì)性的變化，停機(jī)后現(xiàn)場測量電機(jī)側(cè)聯(lián)軸器跳動(dòng)值在合格范圍內(nèi)。

（6）單轉(zhuǎn)電機(jī)的時(shí)候，將電機(jī)4個(gè)地腳螺栓的1個(gè)松開，電機(jī)振動(dòng)降到合格范圍內(nèi)，將該螺栓上緊，振動(dòng)又超標(biāo)，而且聽到電機(jī)有明顯的嗡嗡聲音。

3.振動(dòng)原因及頻譜分析

電機(jī)聯(lián)泵一起運(yùn)行時(shí)，泵的振動(dòng)很小，說明泵本身不存在質(zhì)量不平衡、安裝不好、軸承損壞等故障；單轉(zhuǎn)電機(jī)時(shí)，電機(jī)振動(dòng)與帶泵運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)沒有發(fā)生明顯的變化，可以排除聯(lián)軸器對中不良。通過測量電機(jī)側(cè)聯(lián)軸器跳動(dòng)，可以排除電機(jī)聯(lián)軸器套裝不好。

由振動(dòng)數(shù)據(jù)判斷電機(jī)振動(dòng)大的原因在電機(jī)本身，無論是帶泵一起運(yùn)行還是電機(jī)單轉(zhuǎn)，電機(jī)兩端軸承振動(dòng)均超標(biāo)。

查看安裝、調(diào)試記錄，發(fā)現(xiàn)該電機(jī)在調(diào)試的時(shí)候振動(dòng)也超標(biāo)，當(dāng)時(shí)處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，4個(gè)地腳螺栓松開其中1個(gè)振動(dòng)降到合格范圍內(nèi)，把這個(gè)螺栓上緊后振動(dòng)又超標(biāo)，最后是在聯(lián)泵后電機(jī)運(yùn)行過程中，通過慢慢調(diào)整地腳墊片將電機(jī)振動(dòng)降下來的。

查看振動(dòng)頻譜圖，發(fā)現(xiàn)故障頻率以2倍電源頻率占主導(dǎo)，初步判斷該電機(jī)存在氣隙不均勻的缺陷；加油脂后，頻譜圖沒有大的變化，只是數(shù)值有所降低（圖1、圖2）。電機(jī)軸承添加油脂后振動(dòng)有所下降，分析原因是當(dāng)設(shè)備潤滑不足時(shí)，通過添加油脂對軸承的支撐剛度有一定的加強(qiáng)，某些軸承由于制造原因滾珠與外環(huán)、內(nèi)轉(zhuǎn)之間的間隙過大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與定子之間氣隙不均勻，當(dāng)加入油脂后滾珠表面形成一層油膜，補(bǔ)償了其與外環(huán)、內(nèi)環(huán)的間隙，振動(dòng)情況有所改善，但是當(dāng)電機(jī)停下來，再重新運(yùn)行的時(shí)候，油膜建立起來的剛度未必能跟之前的一樣。

圖1 巡檢時(shí)振動(dòng)超標(biāo)頻譜圖

圖2 加油脂后振動(dòng)頻譜圖

4.故障確認(rèn)

綜合以上分析，故障特征都和電機(jī)外殼變形引起的氣隙不均勻相吻合，據(jù)此判斷，該電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)的根本原因?yàn)殡姍C(jī)機(jī)殼變形，當(dāng)電機(jī)4個(gè)地腳螺栓全部緊固的時(shí)候，電機(jī)機(jī)殼變形而導(dǎo)致電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的氣隙不均勻，造成電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)。

對電機(jī)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)電機(jī)其中1個(gè)地腳有0.12 mm的間隙，其他3個(gè)地腳塞不進(jìn)0.05 mm的塞尺，用百分表對地腳進(jìn)行測量，當(dāng)全部地腳螺栓緊的情況下，單獨(dú)松有軟腳的地腳螺栓，發(fā)現(xiàn)百分表的指針同樣顯示有0.12 mm的變化，可以確定該電機(jī)振動(dòng)故障是由電機(jī)機(jī)殼變形導(dǎo)致氣隙不均勻引起的。

5.故障處理

綜合各種情況決定更換電機(jī)，對新電機(jī)進(jìn)行單轉(zhuǎn)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的振動(dòng)更大，在現(xiàn)場進(jìn)行地腳螺栓調(diào)整的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，當(dāng)松開其中一個(gè)地腳螺栓的時(shí)候，振動(dòng)馬上下降到合格范圍內(nèi)，當(dāng)把該螺栓上緊，振動(dòng)又馬上變大，而且電機(jī)同樣出現(xiàn)嗡嗡的異常聲音。查看頻譜圖，發(fā)現(xiàn)故障頻率還是以2倍電源頻率占主導(dǎo)，判斷該電機(jī)同樣存在氣隙不均勻的缺陷。

綜合以上的分析，判斷新?lián)Q的電機(jī)跟之前的電機(jī)存在同樣的缺陷，再咨詢其他核電站同行，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的電機(jī)存在同樣的問題，進(jìn)一步咨詢發(fā)現(xiàn)新電機(jī)與原來的電機(jī)為同一廠家同一批次生產(chǎn)的，而這批次的電機(jī)都不合格。更換了另一批次的電機(jī)后，電機(jī)單轉(zhuǎn)振動(dòng)正常，重新對中聯(lián)泵后運(yùn)行，電機(jī)和泵的振動(dòng)都在正常范圍內(nèi)（表2）。

表2 更換另一批次電機(jī)后機(jī)組振動(dòng)值 mm/s

4.總結(jié)

電機(jī)在安裝、調(diào)試的過程中就發(fā)現(xiàn)存在問題，通過一些非常規(guī)的方法將振動(dòng)降下來，在電站正式商運(yùn)后，振動(dòng)故障再次出現(xiàn)，處理起來非常麻煩，連續(xù)更換2臺電機(jī)后才將故障處理好，因此在以后機(jī)組安裝、調(diào)試過程中應(yīng)把好質(zhì)量關(guān)，設(shè)備存在一些潛在的故障要及時(shí)處理。