核電站電輔泵用電動(dòng)機(jī)振動(dòng)解決方案

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(1佳木斯電機(jī)股份有限公司，黑龍江佳木斯 154002；2中國(guó)石油華北石化公司，河北任丘 062552)

0 引言

為了適應(yīng)我國(guó)核電發(fā)展的需要，大力推進(jìn)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化已成為一個(gè)重大的戰(zhàn)略決策，并已在設(shè)計(jì)院、科研院所和制造業(yè)界得到了廣泛的認(rèn)同和積極的響應(yīng)。但在核電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程中，電機(jī)作為必要設(shè)備之一，應(yīng)用廣泛、使用頻繁，且與其配合的設(shè)備種類(lèi)繁多，會(huì)不可避免的出現(xiàn)一些不可預(yù)知的問(wèn)題，本文就核電站電輔泵電機(jī)在主機(jī)廠帶泵試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)的問(wèn)題進(jìn)行分析解決，為此類(lèi)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)過(guò)程提供借鑒。

1 振動(dòng)測(cè)試

為核電站設(shè)計(jì)制造的電輔泵電機(jī)，型號(hào)HYKS 400-2 560kW 電壓等級(jí)：6.6kV。在制造廠，出廠試驗(yàn)振動(dòng)值小于2.3mm/s，在主機(jī)廠進(jìn)行耐久試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)振動(dòng)超標(biāo)，最高振動(dòng)值達(dá)到4.0mm/s。從初始運(yùn)行至熱態(tài)，電機(jī)振動(dòng)指標(biāo)出現(xiàn)較大幅度變化。

電機(jī)在初始運(yùn)行振動(dòng)良好，振動(dòng)值基本維持在1.8～2.0mm/s帶載運(yùn)行2h后，電機(jī)尾端水平方向振動(dòng)2.9～4.0mm/s之間波動(dòng)，且電機(jī)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)有異常響聲，熱態(tài)振動(dòng)表現(xiàn)比較明顯。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定，確定電機(jī)需返回制造廠進(jìn)行處理。回廠后對(duì)電機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，在測(cè)試過(guò)程中，其有效值(烈度值)不是一直不變，實(shí)際上是呈現(xiàn)出正弦波的形狀，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，初步懷疑電機(jī)偏心。

基于軸承在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的重要性，同時(shí)對(duì)電機(jī)軸承故障進(jìn)行分析，電機(jī)同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，軸承特有故障頻率見(jiàn)表1。

表1 軸承特有故障頻率表

截取電機(jī)在回廠試驗(yàn)振動(dòng)期頻譜，通過(guò)對(duì)電機(jī)頻譜圖分析，在308Hz及292Hz處，有一峰值；6219滾動(dòng)軸承的內(nèi)環(huán)通過(guò)頻率為294.5Hz，但該峰值不大，從包絡(luò)譜中可也看到該峰值很小，不應(yīng)對(duì)電機(jī)運(yùn)行造成較大影響，因此可暫不考慮軸承對(duì)振動(dòng)影響。

2 解決方案

2.1 判定原因

2.1.1 對(duì)電機(jī)所有零部件進(jìn)行復(fù)檢，其中機(jī)座進(jìn)行跳動(dòng)檢查，以定子鐵心定位，打機(jī)座兩端止口的端面和徑向跳動(dòng)，檢測(cè)結(jié)果，止口徑跳0.21；止口端面跳動(dòng)0.25，判定結(jié)論形位公差尺寸超差。

2.1.2 對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子重新進(jìn)行動(dòng)平衡，轉(zhuǎn)子不平衡量符合要求。

2.1.3 對(duì)電機(jī)端蓋尺寸及形位公差進(jìn)行檢驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果，平面度超差0.09mm，判定端蓋形位公差超差。

2.2 試驗(yàn)方案

2.2.1 為保證機(jī)座同心度，將機(jī)座止口由φ735mm加工到φ736mm。

2.2.2 重新生產(chǎn)電機(jī)端蓋，按調(diào)整尺寸后的機(jī)座配尺，確保端蓋平面度及與機(jī)座配合尺寸。

2.2.3 通過(guò)對(duì)機(jī)座及端蓋的修理，裝配后重新試驗(yàn)，通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境，電機(jī)連續(xù)運(yùn)行4h后，振動(dòng)值開(kāi)始逐步提高，尾端水平振動(dòng)值達(dá)到4.8mm/s，遂中止試驗(yàn)。第一方案并未對(duì)電機(jī)振動(dòng)值產(chǎn)生有益影響。

2.2.4 試驗(yàn)結(jié)束后拆檢，未發(fā)現(xiàn)軸承、端蓋、軸研傷磨損問(wèn)題，基本排除主要支撐部件尺寸問(wèn)題。

2.3 方案調(diào)整

由于電機(jī)帶載運(yùn)行后振動(dòng)超標(biāo)，且振動(dòng)方向?yàn)樗剑紤]電機(jī)熱態(tài)振動(dòng)，需進(jìn)一步排除軸和轉(zhuǎn)子配合間隙是否合適，故確定更換新的轉(zhuǎn)子。采取先測(cè)量轉(zhuǎn)子內(nèi)孔尺寸，更換后的軸按轉(zhuǎn)子尺寸確定公差，保證配合尺寸在合理范圍。加工更換轉(zhuǎn)子后，電機(jī)在制造廠通過(guò)控制進(jìn)水溫度方式，保證電機(jī)定子溫度在70℃左右(與主機(jī)廠帶載相近)，連續(xù)運(yùn)行24h，電機(jī)測(cè)量振動(dòng)值保持在2.0mm/s以下，滿(mǎn)足要求。

3 原因分析

3.1 電機(jī)在更換新轉(zhuǎn)子后振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)期要求，說(shuō)明電機(jī)熱態(tài)振動(dòng)的主要原因?yàn)檗D(zhuǎn)子本身制造質(zhì)量造成。具體原因?yàn)椋鸿T鋁轉(zhuǎn)子疊片過(guò)程中內(nèi)孔整齊度出現(xiàn)偏差，造成電機(jī)軸鐵心臺(tái)與鑄鋁轉(zhuǎn)子內(nèi)孔接觸面積不夠。此現(xiàn)象在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)初期不會(huì)對(duì)電機(jī)振動(dòng)造成影響，但電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后溫度上升，加之電機(jī)軸鐵心臺(tái)與鑄鋁轉(zhuǎn)子內(nèi)孔接觸面積不夠，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)松動(dòng)從而造成電機(jī)振動(dòng)增大、軸承出現(xiàn)異常響聲。

3.2 機(jī)座精加工后的形位公差主要依靠機(jī)床保證，可能由于機(jī)床或人因?qū)е聶C(jī)座止口偏差，且電機(jī)機(jī)座在出廠前未檢測(cè)形位公差，導(dǎo)致電機(jī)定轉(zhuǎn)子不同心，引起電機(jī)振動(dòng)。

3.3 電機(jī)軸承、端蓋、機(jī)座作為主要支撐部件，在加工過(guò)程中需注意配合尺寸的檢查核算，出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)首先要排除此類(lèi)支撐部件的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

由于核能發(fā)電具有經(jīng)濟(jì)性好，而且干凈、無(wú)污染對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)已經(jīng)把核電作為解決未來(lái)電能緊缺的主要手段之一，但在核電設(shè)備過(guò)程化中不可避免的出現(xiàn)了一些問(wèn)題，電機(jī)制造和使用過(guò)程中，振動(dòng)問(wèn)題較為常見(jiàn)，此類(lèi)問(wèn)題的處理和解決，也具有普遍的借鑒和指導(dǎo)意義，本次電輔泵出現(xiàn)的問(wèn)題，得到了及時(shí)有效的解決，并積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)加快我國(guó)核電站建設(shè)具有重要意義。