核岛冷冻水泵电机振动故障诊断与处理

李子斌 王维友 王祥祥

（福建宁德核电有限公司 福建福鼎）

1.概述

某核电站核岛冷冻水泵的电机（佳木斯电机厂生产）型号HY280M-2，电机功率90 kW，转速2970 r/min，电机轴承型号6314/C3。在一次巡检中发现3台冷冻水泵的电机振动均超标，通过添加油脂将电机振动降至合格范围，但当电机再次启停后发现振动仍旧超标。下面以2号泵为例，介绍故障分析和处理过程。

2.振动测试（表1）

（1）对电机和泵进行振动测量发现，泵的振动在合格的范围内，电机非驱动端垂直方向、驱动端垂直方向和轴向方向振动超标。该电机和泵的振动报警值为2.8 mm/s，停机值为4.5 mm/s。

表1 机组振动测试数据 mm/s

（2）对电机基座结合面进行振动测量，没有发现振动有较大的差别，对地脚螺栓进行复查，也没有发现螺栓松动的情况。

（3）断电瞬间测量电机振动，发现电机振动值立刻降低。

（4）电机轴承添加油脂后，电机振动降到合格范围内，但是当该电机停运再运行后振动再次超标。

（5）将连接电机和泵的联轴器断开，电机单转，测量振动，发现电机轴承水平、垂直、轴向的振动均没有发生实质性的变化，停机后现场测量电机侧联轴器跳动值在合格范围内。

（6）单转电机的时候，将电机4个地脚螺栓的1个松开，电机振动降到合格范围内，将该螺栓上紧，振动又超标，而且听到电机有明显的嗡嗡声音。

3.振动原因及频谱分析

电机联泵一起运行时，泵的振动很小，说明泵本身不存在质量不平衡、安装不好、轴承损坏等故障；单转电机时，电机振动与带泵运行时的振动没有发生明显的变化，可以排除联轴器对中不良。通过测量电机侧联轴器跳动，可以排除电机联轴器套装不好。

由振动数据判断电机振动大的原因在电机本身，无论是带泵一起运行还是电机单转，电机两端轴承振动均超标。

查看安装、调试记录，发现该电机在调试的时候振动也超标，当时处理时发现，4个地脚螺栓松开其中1个振动降到合格范围内，把这个螺栓上紧后振动又超标，最后是在联泵后电机运行过程中，通过慢慢调整地脚垫片将电机振动降下来的。

查看振动频谱图，发现故障频率以2倍电源频率占主导，初步判断该电机存在气隙不均匀的缺陷；加油脂后，频谱图没有大的变化，只是数值有所降低（图1、图2）。电机轴承添加油脂后振动有所下降，分析原因是当设备润滑不足时，通过添加油脂对轴承的支撑刚度有一定的加强，某些轴承由于制造原因滚珠与外环、内转之间的间隙过大，导致转子与定子之间气隙不均匀，当加入油脂后滚珠表面形成一层油膜，补偿了其与外环、内环的间隙，振动情况有所改善，但是当电机停下来，再重新运行的时候，油膜建立起来的刚度未必能跟之前的一样。

图1 巡检时振动超标频谱图

图2 加油脂后振动频谱图

4.故障确认

综合以上分析，故障特征都和电机外壳变形引起的气隙不均匀相吻合，据此判断，该电机振动超标的根本原因为电机机壳变形，当电机4个地脚螺栓全部紧固的时候，电机机壳变形而导致电机的定子和转子的气隙不均匀，造成电机振动超标。

对电机进行检测，发现电机其中1个地脚有0.12 mm的间隙，其他3个地脚塞不进0.05 mm的塞尺，用百分表对地脚进行测量，当全部地脚螺栓紧的情况下，单独松有软脚的地脚螺栓，发现百分表的指针同样显示有0.12 mm的变化，可以确定该电机振动故障是由电机机壳变形导致气隙不均匀引起的。

5.故障处理

综合各种情况决定更换电机，对新电机进行单转试验，发现电机的振动更大，在现场进行地脚螺栓调整的时候发现，当松开其中一个地脚螺栓的时候，振动马上下降到合格范围内，当把该螺栓上紧，振动又马上变大，而且电机同样出现嗡嗡的异常声音。查看频谱图，发现故障频率还是以2倍电源频率占主导，判断该电机同样存在气隙不均匀的缺陷。

综合以上的分析，判断新换的电机跟之前的电机存在同样的缺陷，再咨询其他核电站同行，发现该系统的电机存在同样的问题，进一步咨询发现新电机与原来的电机为同一厂家同一批次生产的，而这批次的电机都不合格。更换了另一批次的电机后，电机单转振动正常，重新对中联泵后运行，电机和泵的振动都在正常范围内（表2）。

表2 更换另一批次电机后机组振动值 mm/s

4.总结

电机在安装、调试的过程中就发现存在问题，通过一些非常规的方法将振动降下来，在电站正式商运后，振动故障再次出现，处理起来非常麻烦，连续更换2台电机后才将故障处理好，因此在以后机组安装、调试过程中应把好质量关，设备存在一些潜在的故障要及时处理。