循泵旋轉濾網沖洗水泵振動大故障分析

吳學松

(南通天生港發電有限公司，江蘇 南通 226003)

1 設備概況

某電廠兩臺1 050 MW燃煤發電機組采用長江水直流循環系統，每臺機組配三臺型號88LKXA-15.3、流量12 m3/s、揚程15.3 m、轉速370 r/min的單級立式導葉混流循環水泵，泵軸分為3段，總長度為13.5 m，最小淹沒深度為4.9 m。循泵采用濕坑結構，分為進水間和泵站間，每臺循泵均設有獨立的進水流道及攔污柵、清污設施、旋轉濾網、沖洗水泵等，每個進水流道中各設置一臺側面進水全框架型旋轉濾網，用以清除水源中的較小污物，水流為兩側網外進水、中間網內出水。旋轉濾網前設有直立式攔污柵，用以清除水源中粗大污物。每臺旋轉濾網單獨配一臺沖洗水泵，每臺沖洗水泵供水干管采用母管制供水，由循環水母管引出，升壓后對旋轉濾網上附著的臟物進行沖洗，防止旋轉濾網堵塞。沖洗水泵為立式、單支座長軸兩級離心泵，型號為150LB-30X2，設計流量160 m3/h、揚程60 m、轉速1 480 r/min，沖洗水泵轉子為8根軸，總長13.2 m。在機組運行過程中，當旋轉濾網前后水位差達到200 mm時，啟動沖洗水泵對旋轉濾網進行沖洗，每次沖洗時間為20 min。

2 沖洗水泵振動大故障案例

2018年8月，該電廠1號機A旋轉濾網沖洗水泵經過長周期運行后，運行可靠性不斷降低，在運行中發生振動大故障，手摸泵座能夠感覺到明顯的振動。經連續多次觀察，發現振動有逐漸加劇趨勢，分析判斷可能是經長周期運行后沖洗水泵各易損件均不同程度的發生磨損，導致振動等參數超標。若繼續運行的話可能會造成設備嚴重損壞，為查找沖洗水泵振動大故障的原因，對沖洗水泵進行解體檢修。

3 沖洗水泵解體檢查

檢修中解體沖洗水泵，檢查聯軸器、軸承、泵軸、軸套、揚水管、保持架、導軸承等轉子和定子部件，復測泵軸彎曲度、密封環間隙、轉子提升量、導軸承與軸套間隙等技術參數，解體檢查發現：

(1) 各段揚水管外側附著密密麻麻的海瓜子，未發現揚水管出現明顯銹蝕損壞跡象，各連接端面平整無刮痕；在逐節解體吊出過程中發現兩段揚水管連接法蘭處有個別螺栓出現松動脫落，可能會導致泵軸與揚水管同心度偏差增大，加劇運行中軸套與導軸承之間的摩擦，發生振動超標。

(2) 檢查保持架與導軸承，騎縫螺絲固定牢靠，未出現松動脫落跡象，但各導軸承與軸套接觸面均出現了不同程度的磨損痕跡。測量2號～7號導軸承內徑，分別為65.40 mm，65.33 mm，65.27 mm，65.37 mm，65.28 mm，65.30 mm，可以判斷沖洗水泵在運行中總軸晃度較大，導軸承與軸套發生不同程度的碰磨。

(3) 逐個檢查軸套，發現軸套外圓與導軸承接觸面處有顯著的磨痕。測量2號～7號軸套外徑，分 別 為64.50 mm，64.48 mm，64.50 mm，64.58 mm，64.39 mm，64.49 mm，經計算分析，2號～7號導軸承與軸套間隙分別為0.90 mm，0.85 mm，0.77 mm，0.79 mm，0.89 mm，0.81 mm (標準值：小于等于0.50 mm)，均超過了標準間隙。如此長期運行將會使泵軸失去有效支撐，導致沖洗水泵泵軸晃度越來越大，加劇導軸承和軸套的磨損，使得振動呈增大趨勢，形成惡性循環，嚴重時甚至造成泵軸各段聯軸器出現松動。

(4) 宏觀檢查1號～8號泵軸，7號泵軸的表面存在明顯的腐蝕現象，其余7根泵軸表面較為光滑，未發現明顯的腐蝕跡象。根據沖洗水泵運行環境及對比分析各段泵軸腐蝕特點，判斷7號泵軸可能因材質與其他泵軸不同從而導致腐蝕較為嚴重。經過研究分析，7號泵軸表面雖有腐蝕痕跡，但不影響正常使用。測量1號～8號泵軸的晃度，均小于等于0.05 mm，符合技術標準，在本次檢修中不予更換。

(5) 經逐段解體吊出泵后，檢查葉輪表面無汽蝕痕跡、端面平整無刮痕，也未發現裂紋等損傷。復測首級葉輪、次級葉輪的密封環間隙，分別為0.27 mm，0.26 mm (標準值：0.30 mm)，可見由于受長江水的腐蝕，葉輪口環存在輕微的腐蝕，導致葉輪密封環間隙略低于標準值。根據腐蝕情況，用砂皮對葉輪口環進行了打磨處理。清理干凈泵座后，用合像水平儀測量泵座臺板水平(標準：小于等于0.05 mm/m)，泵座北側偏高0.06 mm/m，東側偏高0.05 mm/m，略微超標。

4 沖洗水泵振動大故障原因分析

4.1 揚水管、保持架、導軸承、泵軸不同心

導軸承保持架安裝在兩段揚水管之間，靠兩段揚水管的法蘭連接固定，應確保揚水管、保持架、導軸承、泵軸的同心度符合技術標準。在解體檢修階段，發現兩段揚水管連接法蘭處有個別螺栓出現松動脫落，直接導致揚水管和保持架之間出現張口，造成沖洗水泵內輸送的水從張口處泄漏，使沖洗水泵的出力降低；多段揚水管連接處張口還會累積到葉輪導流殼處，造成導流殼與轉子不同心，使得葉輪與導流殼之間發生碰摩，在沖洗水泵高速轉動時軸系甩動加劇，易造成泵體振動超標。

4.2 導軸承和軸套磨損

導軸承用來徑向約束8根長軸，使沖洗水泵的軸系垂直，提高沖洗水泵高速轉動時的穩定性。由于沖洗水泵的軸系較長，在轉動過程中不可避免地會發生甩動，使得導軸承與軸套產生滑動摩擦，經過長周期運行，隨著導軸承與軸套不斷地摩擦損耗，導軸承與軸套之間的間隙不斷增大。根據解體測量的數據分析判斷，沖洗水泵的軸系在運行中可能呈紡錘形甩動，使得泵體出現振動超標現象。

4.3 泵座水平度超標

現場測得沖洗水泵泵座的水平度略微超標，由于沖洗水泵在泵井下垂直懸空掛置，泵軸總長為13.2 m，泵座水平度的偏差導致揚水管的垂直度越往下偏差越大，在沖洗水泵高速轉動時必將導致揚水管和泵軸的振動；揚水管的垂直度偏差過大還會在沖洗水泵高速轉動時產生交變應力，容易導致兩段揚水管連接處發生松動，嚴重時甚至導致揚水管發生斷裂的風險。因此，應確保泵座水平度合格，方可使懸空的揚水管垂直度偏差在標準范圍以內，而實際測得的泵座的水平度略微超標，一定程度上也會造成振動超標現場。

5 處理過程及處理結果

由于沖洗水泵的導軸承與軸套之間的間隙偏大，在運行過程中會導致泵軸的離心力偏大，加劇導軸承與軸套之間的摩擦，形成惡性循環。鑒于導軸承與軸套磨損較為嚴重，檢修中更換全部導軸承與軸套，組裝后測量導軸承與軸套之間的間隙，均未超過0.50 mm的標準值。沖洗水泵組裝好后，測量轉子總竄動量為10.00 mm，根據檢修文件包規定，調整轉子提升量為4.80 mm。調整泵座臺板水平，南側偏高0.03 mm/m，西側偏高0.02 mm/m。電機就位后，對沖洗水泵與電機進行了找中心(標準：圓周小于等于0.05 mm、端面小于等于0.05 mm)，以沖洗水泵中心為基準，測得電機中心偏南0.02 mm、偏西0.03 mm、北開口0.015 mm、東開口0.03 mm，試轉過程中測得電機、沖洗水泵的振動值均小于0.05 mm，符合技術標準。

6 結束語

通過對旋轉濾網沖洗水泵解體檢修，發現導軸承與軸套之間磨損嚴重，揚水管連接法蘭處有個別螺栓松動脫落，泵座水平略微超標等問題，經處理，更換導軸承與軸套、加固各法蘭等連接處、重新調整泵座水平，回裝后調整轉子提升量、電機與沖洗水泵中心，最終消除了振動大故障。為防止沖洗水泵運行過程中發生較大振動故障，在運行階段應加強對沖洗水泵的觀察，定期檢查沖洗水泵、電機的振動和泵轉子的晃動情況，加強沖洗水泵在高水位和低水位工況下的運行監測；在檢修階段應規范操作，測量轉子彎曲度、導軸承與軸套間隙，調整好轉子提升量、對輪中心等技術參數，確保試轉時不發生振動大、動靜碰摩故障。