核电站用6.6 kV立式电机振动因子研究

张 蛟

(佳木斯电机股份有限公司，黑龙江 佳木斯 154002)

核电站用6.6 kV立式电机振动因子研究

张 蛟

(佳木斯电机股份有限公司，黑龙江 佳木斯 154002)

通过对典型电机振动因子的详细研究，从设计与结构、制造、装配、安装、调试、运行阶段分析核电站用6.6 kV电动机振动问题原因，以期为预防电机振动问题的产生、加快问题处理进程、保障核电设备产品安全及可靠运行提供有力支撑。

核电站；6.6 kV立式电机；振动因子

1 核用典型立式电机振动问题处理

阳江1号机组安注泵、喷淋泵用电机共四台试验情况：2010年佳电与沈鼓签订了阳江项目1、2号机组安注泵、喷淋泵用电机的订货合同，合同号：09015；电机型号：HYLKS400-4；功率：355 kW/500 kW；电压6.6 kV。佳电：四台电机分别1.8 mm/s、1.3 mm/s、1.3 mm/s、1.2 mm/s；沈鼓：四台电机分别1.8 mm/s、1.5 mm/s、1.7 mm/s、2.3 mm/s；阳江现场：振动超标，最高达11.5 mm/s。

处理流程：采取机座增加加强筋的措施。改进后电机试验情况：佳电的四台电机分别1.6 mm/s、2.0 mm/s、1.0 mm/s、0.8 mm/s。沈鼓的四台电机分别1.9 mm/s、1.8 mm/s、1.2 mm/s、0.8 mm/s。阳江现场则空载振动超标，负载振动3台合格，1台振动3.9 mm/s。由于电机在阳江现场振动依然超标，佳电根据现场底板制作了模拟试验工装，并进行了支撑系统固有频率测试。继续提高电机强度，加强法兰端盖、法兰端盖与机座一体设计，增大定转子气隙、更改轴伸端轴承，接口法兰止口φ1000改为φ900。

进行频谱测试不同结构频谱测试数据在相同支撑条件下基本相当。而通过频谱采集可知，电机与佳电模拟支撑工装系统频率为工频52 Hz(轴频26 Hz)，即接近电机轴频25 Hz。

2 核用典型立式电机振动问题原因分析

2.1 预紧力问题

根据阳江现场对电机法兰端盖与支撑底板增大拧紧力矩值对振动变化的现象，可知螺栓拧紧力对电机振动的影响。安装运行维护手册对阳江现场安注、喷淋泵电机安装法兰M27螺栓要求拧紧力矩80 N.m(已改为500 N.m)，基础底架与基础底板安装处M45螺栓要求拧紧力矩256 N.m(已改为616 N.m)。

2.2 系统共振

第一，根据电机在佳电不同试验工装频谱测试及在阳江现场频谱测试，同时对阳江现场基础底板振动数据，依据GB 10068-2008《轴中心高为56 mm及以上电机的机械振动、振动的测量、评定及限值》规定，可以确定系统存在共振。第二，机理分析。电机在铁地上进行了不同电源频率的测试，电源频率范围：25 Hz～58 Hz(转轴频率为12.5 Hz～29 Hz)，因该频率段电机振动值未出现峰值，可以确定电机固有频率>29 Hz，根据电机抗震分析报告可知电机固有频率≥33 Hz。

图1 工作频率-振动烈度曲线Fig.1 Operating frequency-vibration intensity curve

将电机安装在试验工装支撑系统进行频谱测试，振动峰值出现在电压频率52 Hz(转轴频率为26 Hz)，接近电机转轴工作频率25 Hz。

图2 工作频率-振动烈度曲线Fig.2 Operating frequency-vibration intensity curve

电机轴伸端分别采用圆柱滚子轴承和深沟球轴承频谱测试，电机工作频率25 Hz时，采用圆柱滚子轴承比采用深沟球轴承振动值大。

图3 工作频率-振动烈度曲线Fig.3 Operating frequency-vibration intensity curve

电机支撑止口尺寸由φ1000改为φ880，进行频谱测试，系统共振频率为22 Hz，远离电机轴频25 Hz。

3 核用典型立式电机振动问题的改进方案

3.1 改进方案

将电机定、转子气隙值由1.8 mm改为2.3 mm；将电机轴伸端轴承NU224改为6224；电机接口法兰止口尺寸由φ1000调整为φ880；将电机法兰与基础安装底板螺栓预紧力进行更改。

3.2 分析和试验验证

改为深沟球轴承后进行计算，可知使用寿命大于10万h，满足技术规格书要求；电机结构调整后重新进行抗震分析计算，可知其结果满足规范要求；对电机进行更改后，进行各项试验项目，其满足电机试验大纲要求；电机频谱测试。改进后电机安装在基础底架与基础底板上，进行频谱测试，系统特征频率22 Hz，如图4所示；电机带泵试验。在沈鼓进行泵机组试验，试验结果合格。

图4 更改止口后频谱测试数据Fig.4 Post-end spectrum test data after the change

3.3 验证结论

通过增大气隙、更换伸端轴承，有利于减小电机扰力和轴承噪声；通过缩小接口法兰尺寸，减小了电机支撑系统频率，使其避开了转子工作频率，避免了共振现象发生。试验结果表明，改进后电机各项性能指标均满足技术规格书要求。

4 在振动问题分析上的系统化思路

通过对每种机器故障产生特定的振动特征，运用系统的逻辑方法确定机器故障的原因，可以加快对振动问题解决的进程。通常振动分析可采用排除法，并遵循分析步骤，从而减少解决问题的时间。具体流程如下：

第一，定义问题。包括：轴承、密封或其他常用部件故障；结构故障；不能生产合格产品；物力方面问题；噪声；尺寸不满足检验标准。第二，了解电机的历史。包括：问题从什么时候开始出现，如其振动在一段时期内逐渐增加或突然增大。第三，确定电机具体参数。包括：电机转速；轴承类型；风机或风扇叶片数；联轴器类型。第四，视觉观察。包括：松动，磨损或断裂元件；转子磨损或沉淀物堆积；用频闪灯对转子、皮带、滑轮、联轴器等进行“慢动作”研究。第五，得到有效的数据。包括：对每一个机器的轴承得到垂直、水平和轴向的频谱图。第六，解释数据。包括：根据频谱识别问题，大部分振动问题产生于转速有关的频率；根据幅值识别问题，最高振动幅值的部件通常是问题部件。第七，振动是否有方向性。包括：有方向性的是非一致性振动；无方向性是一致性振动；不对中、偏心、松动引起方向性振动。第八，其他因素。包括：基础原因；管道和其他相关设备。第九，额外分析技巧。包括：冲击测试-识别共振；轴心轨迹；模态分析。

5 结语

对核电站用6.6 kV立式电机振动因子进行研究与分析，希望能为广大同行在今后立式电机的设计、生产上有所帮助。要不断借鉴国内外成熟设计经验，结合企业自身的生产制造特点，研制开发出更加适应市场的立式三相异步电动机，为电机企业、电机行业创造更大的经济效益。

[1] 张黎明，方明，崔本题.大型立式电机检修与振动[C]//全国火电100MW级机组技术协作会第五届年会论文集.2006.

Study on vibration factor of 6.6 kV vertical motor for nuclear power plant

ZHANG Jiao

(Jiamusi Electric Co., Ltd., Jiamusi 154002, China)

This paper analyzes the causes of vibration problems of 6.6 kV motor in nuclear power plant from the aspects of design and structure, manufacturing, assembly, installation, commissioning and operation, so as to provide strong support for preventing the vibration problem of motor, accelerating the problem-solving process, and ensuring the safety of nuclear power equipment.

Nuclear power plant; 6.6 kV vertical motor; Vibration factor

2017-04-16

张蛟(1984-)，男，本科，中级工程师。

TM352

B

1674-8646(2017)14-0062-02