1000MW机组循环水泵双速电机振动原因分析与处理

曹景芳

（华电国际邹县发电厂，山东邹城 273522）

1000MW机组循环水泵双速电机振动原因分析与处理

曹景芳

（华电国际邹县发电厂，山东邹城 273522）

介绍了国内1000MW机组YKSL3650-16／2600型循环水泵电机双速改造后出现的定子部分振动较大的异常情况，通过诊断找到振动的原因为100Hz共振，采取减小磁势不平衡量的方法解决了振动问题。

YKSL3650-16／2600型循环水泵；电机；双速改造；共振

1 循环水泵电机概述

某电厂＃8机组为2007年投产的1000MW机组，配置有3台循环水泵和1台辅助冷却水泵。循环水泵电机的型号为YKSL3650-16／2600-1，功率为3650 kW，额定电压为10000V，额定电流为279.6A，16极单速运行，绝缘等级为H级。配套的水泵型号为88LKXA-30.3，系立式单级导叶式、内体可抽出式混流泵，流量为33 480m3／h，扬程为30.3m，效率为87.1%，必需汽蚀余量为8.47m，输送介质为淡水。

在2014年进行的＃8机组大修中，根据节能需求对A，C 2台循环水泵电机进行节能改造。在制订方案时，考虑变频改造和双速改造2种方案。

（1）变频改造是通过加装高压变频器对循环水泵电机转速进行调速控制，需要增加变频设备。变频调速为无级调速，调速范围广，适用于各类交流电动机，节能效果好。但电厂高电压、大功率电机的变频装置价格昂贵、技术要求高、维护费用高、故障率高，因此变频调速节能方案受到一定的限制。

（2）双速改造是将原单速电机改成单绕组双速电机。这种方法是利用电机本身条件，将电机从单速改为双速，泵的负载高时用高速，负载低时用低速；其改造费用低、改造周期短、维护简单、性价比高，在国内应用较多，但因电机仅有2种速度，节能效果不如变频装置。

经充分论证和分析，综合考虑循环水泵电机变频改造在国内的应用实例较少且投资大、回收期较长，认为第2种方法比较符合当前需求。对循环水泵电机进行双速改造，可增加循环水量调节的灵活性，满足不同季节的供水需要。因此，结合＃8机组大修工作，委托某电机公司对8A和8C循环水泵电机进行双速改造，将2台16极循环水泵电机改造为16／18极（高速时16极，低速时18极）双速电机。

2 改造的主要内容

（1）不更换原有定子线圈及转子，通过改变定子线圈端部接线方式达到改变极对数实现调速目的。

（2）改造后的双速电机参数。16极：额定功率，3650 kW；额定转速，370 r／min；额定电流，279.6 A。18极：额定功率，2 560 kW；额定转速，330 r／min；额定电流，208 A。

（3）在电机侧面安装一个调速端子接线箱，通过更改调速箱内的引出线连接压板实现调速，原电源引出线位置不变。

（4）电机改造后绝缘等级不变（H级）。

（5）绕组干燥后，进行整体真空浸漆。

3 改造后出现的异常及诊断分析

改造后，＃8机组C循环水泵首先试转，在进行高速（16极）空载测试及带负荷运行测试时发现：电机定子部分振动较大，有明显沉闷异音，强度达80～85 dB，＃8机组A循环水泵电机试运行时也存在同样情况。在试运行过程中，使用振动分析仪（配置有三轴加速度传感器）和Vm-63a振动表采集振动信息，分析造成振动的原因。

3.1 高速（16极）空载测试

3.1.1 电机轴承部位振动值

（1）位移。电机负荷侧：南北向为15μm，东西向为15μm，轴向为20μm；电机非负荷侧：南北向为24μm，东西向为33μm，轴向为17μm。

（2）振速。电机负荷侧：南北向为1.11mm／s，东西向为1.25mm／s，轴向为5.75mm／s；电机非负荷侧：南北向为1.36mm／s，东西向为1.26mm／s，轴向为0.616mm／s。

3.1.2 电机定子部分振动值

电机定子部分振动较大，振动最大位置处振速为19.50mm／s，位移为98μm。

3.1.3 频谱分析

从图1、图2可以看出：电机非驱动端主要振动频率为3×转速频率以及100Hz，3×转速频率振速为1.00mm／s，100 Hz振速为0.75mm／s；驱动端主要振动频率为100Hz，振速为5.60mm／s。

3.2 高速（16极）带负荷试运行测试

3.2.1 电机轴承部位振动值

（1）位移。电机负荷侧：南北向为11μm，东西向为14μm，轴向为17μm；电机非负荷侧：南北向为20μm，东西向为48μm，轴向为16μm。

（2）振速。电机负荷侧：南北向为0.505mm／s，东西向为0.807mm／s，轴向为1.76mm／s；电机非负荷侧：南北向为1.77mm／s，东西向为1.43mm／s，轴向为1.46mm／s。

3.2.2 电机定子部分振动值

电机定子部分振动最大处振速为18.7mm／s，位移为96μm，振动值较大。

3.2.3 频谱分析

从图3、图4可以看出：电机非驱动端主要振动频率为3×转速频率以及100Hz，3×转速频率振速为1.67mm／s，100 Hz振速为0.49mm／s；电机驱动端主要振动频率为100Hz及其谐波频率，100Hz振速为0.91mm／s。

3.3 低速（18极）带负荷试运行情况

低速运行时电机有轻微异音但声音较高速运行时明显减小，电机本体部分振动值也明显减小，检查气隙及轴承间隙均在正常范围内。

图1 空载测试电机非驱动端轴承频谱图

图2 空载测试电机驱动端轴承频谱图

图3 带负荷试运行电机非驱动端轴承频谱图

图4 带负荷试运行电机驱动端轴承频谱图

3.4 其他同类型循环水泵电机振动情况

为了进一步分析＃8机组C循环水泵电机出现的异常，对正在运行的同型号＃7机组B循环水泵电机进行了振动测量，频谱图如图5、图6所示。

由图5、图6可以看出，频谱图中100Hz成分较小。

3.5 电机固有频率测试

综合运行测试特征，＃8机组C循环水泵电机主要异常为存在较高幅值的100Hz成分，存在明显的电气故障，分析为100 Hz共振。为此，对电机铁芯和机座的固有频率进行测试，发现电机铁芯的固有频率约96Hz左右，机座固有频率约100Hz，两个频率重叠，而100Hz的电磁频率在所有电机中都普遍存在且无法消除。电磁频率产生一个激振力，激发电机的固有频率振动，造成了机械与电磁的共振，所以电机机座部分振动值大，而声音沉闷是100Hz共振的一个显著特征。

4 处理措施

一般消除电机100Hz共振现象有2个措施：改变电机的固有频率和减小磁势不平衡量。改变电机的固有频率，可通过改变其机械强度的方法来实现，但由于定子结构复杂，无法通过计算或模拟的方法给其一个定量的改变目标值，且改机械性能后若仍不能达到其目标，机座机械性能难以恢复原状。减小磁势不平衡量即削弱电磁激振力，以减小固有频率的共振响应。

图5＃7机组B循环水泵电机非驱动端轴承频谱图

图6＃7机组B循环水泵电机驱动端轴承频谱图

经过多方面的分析与讨论，认为减小磁势不平衡量是最为可行的方案。经设计分析，对电机电磁方案进一步优化，重新设计电机的定子线圈，并重新排列其极相组分布，降低磁势不平衡量，削弱电磁激振力，将机座和铁芯的振动值降至一个合理的范围。处理后，高、低速空载运行时，电机定子机座部分振速都在1mm／s以下。带负荷运行时，电机非负荷侧轴承位移值：南北向为15μm，东西向为43μm，轴向为24μm；振速值：南北向为0.7mm／s，东西向为1.7 mm／s，轴向为1.4mm／s。从测量的频谱图看，100 Hz频率消失，完全消除了循环水泵电机共振现象。方法，可为转动设备的振动故障分析与处理提供参考。

［1］方昌勇，陈更.双速改造在发电厂循泵电机节能中的应用［J］.浙江电力，2011（12）：74-77.

［2］陈长征，胡立新，周勃，等.设备振动分析与故障诊断技术［M］.北京：科学出版社，2007.

［3］陈江，沙德生.火电厂设备精密点检及故障诊断案例分析［M］.北京：中国电力出版社，2010.

5 结束语

（本文责编：刘芳）

＃8机组C循环水泵电机双速改造后出现的振动是100Hz共振引起的，通过减小磁势不平衡量消除了振动故障。分析过程中采用的振动诊断与分析

TM 621

：B

：1674-1951（2015）01-0030-04

曹景芳（1976—），女，山东汶上人，高级工程师，从事振动诊断与分析工作（E-mail：caojf5661＠qq.com）。

2014-08-08；

2014-10-14