循环水泵振动大原因查找及处理

叶伟东

（广东粤电水电检修安装有限公司，广东 河源 517000）

某发电公司3 B循环水泵(以下简称循泵)由湖南长沙水泵厂生产，型号为88 LKXA-17，设计流量10.5m3/s，转速370r/min，最大轴向推力55t。循泵电机由湖南湘潭电机厂生产，型号为Y KKL2400－16/2150－IT H，额定功率2400KW。

1 循泵运行情况简介

该发电公司3 B循泵自安装运行以来，一直存在振动大的问题。在机组连续试运行168h时，就发现振动较大，被迫停泵处理。解体后发现泵轴已弯曲，导流片已碎裂成多块，轴承支架已碎裂，仅剩轴承体；外接管上法兰处完全断裂，内套管上段多处因打击而凹陷，内接管上段的下法兰处断裂，内接管下段下法兰处断裂；上泵轴水封(上轴套)处弯曲，中泵轴中间处弯曲，整条泵轴弯曲略呈“S”型。这次检修更换了3根主轴和轴承支架、填料函体、导叶体及各轴套、轴承等部件。修好后运行了1年多，又出现振动大。因停泵及时，未造成更大的破坏，但轴承支架已碎裂，主轴弯曲超标。按大修要求进行处理、安装后，运行约4个月，再次出现振动大问题，造成的后果比较严重。更换了全部备品备件，同时更换了多个外接管和突出弯管，对泵筒的垂直度、泵安装垫板及支撑板水平进行测量和调整，安装工艺上采用将转动部件之间点焊固定的方法。之后，循泵运行状况良好。

2 循泵振动大原因分析

2.1 电气方面

循泵电机内部磁力不平衡和其他电气系统的失调，常引起振动和噪音。如异步电机在运行中，由定转子齿谐波磁通相互作用而产生的定转子间径向交变磁拉力；大型同步电机在运行中，定转子磁力中心不一致或各个方向上气隙差超过允许偏差值等，都可能引起电机周期性振动并发出噪音。

2.2 机械方面

电机和循泵转动部件质量不平衡，安装质量不良，机组轴线不对称，摆度超过允许值，零部件的机械强度和刚度较差，轴承和密封部件磨损破坏，以及循泵临界转速出现与机组固有频率一致引起的共振等，都会产生强烈的振动和噪音。

2.3 水力方面

循泵进口流速和压力分布不均匀，循泵进出口工作液体的压力脉动、液体绕流、偏流和脱流，非定额工况以及各种原因引起的循泵汽蚀等，都是常见的引起循泵组振动的原因。循泵启动和停机，阀门启闭，工况改变以及事故紧急停机等动态过渡过程造成的输水管道内压力急剧变化和水锤作用等，也常常导致循泵和电机产生振动。

2.4 其他方面

循泵进水流道设计不合理或与循泵不配套，循泵淹没深度不当，以及循泵启动和停泵顺序不合理等，都会使进水条件恶化，产生漩涡，诱发汽蚀或加重循泵及电机振动。采用破坏虹吸真空断流的循泵在启动时，驼峰段空气挟带困难，形成虹吸时间过长；拍门断流的循泵拍门设计不合理，时开时闭，不断撞击拍门座；支撑循泵和电机的基础发生不均匀沉陷或刚性基础较差等因素，也都会导致循泵发生振动。

从这次检修解体检查发现，电气、机械及水力均存在问题，但主要是机械和水力方面的问题。发现的主要问题有：电机轴弯曲度超标，泵支撑板和安装垫板水平超标，泵部件腐蚀严重，叶轮3个叶片形状不一致。

3 处理方法

(1) 电机轴弯曲度校直。电机轴拆出时测量电机靠背轮处最大弯曲度为0.51mm，返厂校直后最大弯曲度为0.08mm，达到合格水平。

(2) 循泵支撑板检查。经过几次破坏性振动后，循泵支撑板的混凝土基础出现裂纹，特别是四角较为明显，循泵支撑板的基础螺丝部分已松动。这次对基础螺丝进行打紧、点焊处理。

(3) 循泵安装垫板检查。循泵安装垫板变形严重，存在四角高、中间低现象。由于现场不具备修整条件，送外加工工期不允许，本次未做处理。

(4) 循泵筒垂直度测量调整。未调整前测量循泵筒垂直度偏差最大为4.25mm。这一偏差可在调整电机与循泵靠背轮张口值时，通过在电机与电机支座间加垫进行消除。调整循泵筒垂直度时在循泵支撑板与安装垫板之间加垫，测量时以循泵筒与轴承支架接合部位为中心基准，校核叶轮室与吸入喇叭管接合处的中心偏差，通过加垫最终使循泵筒垂直度偏差调整至0.25mm以内。

(5) 循泵筒加装反力支撑。在循泵筒的出口管及垂直位置2个方向加装支撑，固定在流道混凝土基础上，限制循泵筒的摆动范围，减小因振动、摆动造成的危害。循泵筒反力支撑安装位置如图1所示。

(6) 叶轮进行动平衡试验。叶轮返厂进行动平衡试验，消除叶轮动不平衡状态。同时对叶轮的叶形进行了修复，使3个叶片形状保持一致。

(7) 更换循泵体部件材质。原材质均为碳钢和铸铁，这次将主要部件更换为OCr17Ni12Mo2，即316不锈钢，增强耐腐蚀性，确保循泵的安全运行。

(8) 调整好循泵与电机的张口值及圆周值。将循泵与电机的张口值及圆周值调整在0.06mm以内，达到优良水平，尽量消除中心偏差造成的振动。

4 处理效果

经过处理，循泵首次投运，电机推力轴承处振动为0.03mm～0.04mm，属于正常偏大范围。这主要是由于在各个部件间加垫过多所致。加垫位置有循泵安装垫板与循泵支撑板之间、循泵支撑板与电机支座之间及电机支座与电机之间，一共有3层垫，且加垫厚度都较大，这将直接影响机组的振动。在下次检修时可以尽量减少加垫数量，消除振动因素。通过一段时间运行，循泵的振动有所下降，振动稳定在0.03mm以内，没有增大的趋势，电机轴承温度稳定，改造取得较好的效果。