某电厂循泵电机振动故障诊断及处理

某电厂循泵电机振动故障诊断及处理

高平

（华电江苏望亭发电厂 江苏苏州 215155）

摘要：针对某电厂30万机组循泵电机振动的故障问题，利用振动分析仪器，根据现场测量的振动原始数据，找出引起循环水泵电机振动的原因，剖析振动机理，并从频谱分析出发，对循环水泵电机振动故障问题进行诊断，利用失电试验和共振试验判断振动故障，达到消除振动故障问题的目的。本文简单阐述发现分析处理和以及在此过程中值得分享的一些经验。

关键词：华电； 循泵电机；振动；振动机理

1引言循泵是火力发电厂的重要设备，水泵的稳定运行保证了循环水系统的正常运转。如果在运行过程中发生循泵电机振动大的情况，则需要停泵处理，发电机组的出力也会随之下降，从而造成巨大的经济损失因此，火力发电厂循环水泵的安全、稳定运行，对电厂而言至关重要。目前，大多数循环水泵都采用立式水泵，其顶部电机轴承的振动很容易偏大。一旦出现振动超标的情况，则需要从制造、安装等方面进行多角度振动原因分析[1-3]。

本文针对电厂立式循泵顶部电机轴承振动大的情况，详细分析了振动原因，制定了振动处理方案，成功解决了该循泵电机轴承的振动问题，为同类型循环水泵电机的振动处理提供了借鉴与参考。

2 设备故障诊断

2.1 仪器架设及测量现场测试及分析采用美国迪奥公司生产的振动数据采集系统，传感器采用Trio速度传感器。由于电机的上侧轴瓦进出口方向和冷却器方向振动均比较大，上轴瓦轴向振动以及电机下侧轴承振动均在合格范围内。

表1 点检仪测量循泵8电机振动数据 （单位/μm）    

名称    进出口方向   冷却器方向   轴向

上轴瓦   150           130         8

下轴瓦    65            52         6

基于振动信号分析最为广泛：振动信号中蕴含了诸多的故障信息，计算振动幅值的峰值、均值以及均方根值等有量纲参数及波形指标、波峰指标、峭度指标等无量纲参数，根据实测的振动值是否超出了标准给出的界限来判断是否出现了故障。2023年某日，精密点检对振动测试发现异常。现场振动体感明显，除现场背景噪音外有机械噪音。首先电机推力瓦端通频值垂直向1.5mm/s 径向5.65mm/s 切向5.0mm/s，振动值已超报警值。（图二）。

   （图二） 

2.2 电机振动大的原因分析

在电机实际运行过程中，常见的振动原因及振动特征如表2所示，采用故障排除法，对导致冷风机循环水泵电机振动大的原因进行逐一排查：（1）在原电机解体时，采用标准的SKF轴承，轴承室、轴径公差和轴承游隙等均处于标准范围之内，直流电阻和电流偏差处于合格范围，因此可以判断，电机振动大与轴承异常、安装工艺不当及磁场不平衡的关系不大。其次，结合图2进行振动特征分析，振动随转速变化稳定不变且1倍频50 Hz的振动分量较小，因此可以排除转子。

表2 常见振动特征

2.3电机转子动平衡调校、机械公差配合和地脚平面度等均处于合格范围之内，因此可以排除转子不平衡、转子偏心的影响因素。其次，结合特征分析，发现旧备件的振动频谱特征与原电机类似，即1倍频50 Hz的振动分量较小、以2倍频100 H z 分量为基波、频谱的产生和消失是处于分、合闸的时刻，因此可以判断旧备件异常振动的类型与原电机相同，为定子异常产生的电磁振动。根据以上对原电机及旧备件振动原因分析的结果，得出电机振动大主要是由定子异常产生的电磁振动引起，而定子异常振动的主要原因为三相磁场不对称、机座刚度差和地脚螺栓松动。检查三相电源性质、绕组三相直阻不平衡度及地脚螺栓紧固力矩，三者均处于合格范围内，因此判断定子异常产生的电磁振动是由机座刚性问题导致。

通过深入分析，在冷风机循环水泵电机正常工频运行时，受到旋转磁场的作用，机座及定子

上会产生100 Hz的旋转电磁力波，并在电机圆周 法向位置上旋转，对于电机的水平和垂直方向上的振动都是以2倍频100 H z电磁振动为主。而振幅的大小与电机刚性有关，刚性差的方向必然会产生较大的振幅。由于冷风机循环水泵原电机和旧备件运行周期长，电机的地脚、基座和支撑筋受到氧化、潮气侵蚀影响，存在金属的机械老化机理，致使机座整体刚性受到影响；而机座垂直方向刚性主要受到电机支撑筋及地脚螺栓的垂直固定力矩作用，受金属老化影响较小；但机座水平方向刚性由于只受到电机支撑筋的作用，因此受金属老化

影响较大。相对而言，机座水平方向的刚性要小于垂直方向，所以水平方向振动超标比较严重。

3 处理措施

针对电机金属老化导致机座刚性不足的情况，为从根本上解决电机振动故障，改变支撑结构。电机自由端轴承在东西向的振动数据以二倍频为主，改变支撑结构的固有频率使其避开共振区，一般有两个思路，即改变参振质量或者改变刚度，具体如下采用由易到难的方式，先改变参振质量。综合考虑，改变方法为底部加重采用该方法后进行试运行，发现对电机自由端轴承的振动影响改善有限，故放弃了此方法。（2）在采取改变电机顶部的支撑方式时，要结合现场的实际情况进行，如有些循环水泵距离周围的承重墙较近，可以采取在墙上固定钢架，在钢架上伸出顶丝，直接顶住自由端轴承的方式提高支撑刚度；有些循环水泵距离承重墙较远，只能在台板或者旁边的地基上固定钢架，设计顶丝结构对轴承进行加固。考虑现场布局，具体的实施方式在台板上和电机的四个吊耳处，增加了四个支撑杆；支撑杆在吊耳处直接贴合，支撑杆底部平面与台板进行固定；支撑杆分为两段，中间采用丝杠螺母进行连接，这样可以调整支撑杆的紧力，在调整紧力时，需采用振动测试仪时刻监测轴承振动。

结束语：

引起电机振动大的原因有很多，特别在老旧电机的故障排查中，应当关注电机结构强度引起

的振动缺陷。本文结合冷风机循泵电机振动大的原因分析及处理过程，为电机振动诊断提供

了实际的分析及处理经验，也提示技术人员需要关注电厂老旧电机的技术更新及改造，这样才能够提高工艺系统的运行可靠性，保证电站安全、稳定运行。研究故障的诊断方法，包括常见的故障及振动的机理是有必要的，本次典型案例，而通过Cx10振动分析已经看到了设备存在的问题，解体后也完全验证了精密点检的相关诊断和分析。

参考文献：

［1］陈富杰 沈卫玲；核电站冷风机循环水泵电机振动大的原因分析及处理［J］研究与交流1006-2807.2022.03.013

［2］刘双白 宋亚军；立式循环水泵电机轴承振动分析与处理［J］；工艺与测试1006-2807.2022.04.013

［3］潘 贺；某电厂循环水泵电机振动故障诊断及处理；风机技术；1006-8155-(2022)Z1-0049-05

［4］杨国安  旋转机械故障诊断实用技术［M］：北京；中国石化出版社，2018.1