立式循环水泵振动消除的技术改进与方案

邢志强

[摘    要]辅机循环水泵在火电厂运行过程中起着关键作用，就一起2200KLA-18.5型循环水泵振动超标现象的处理进行分析与探讨，提出了排除故障的措施及处理方法，并探索对循环水泵异常振动故障进行排查的方案。

[关键词]循环水泵;振动;故障排查;改进修复

[中图分类号]TM62 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）05–00–03

Technical Improvement and Scheme of Vibration

Elimination of Vertical Circulating Water Pump

Xing Zhi-qiang

[Abstract]The auxiliary circulating water pump plays a key role in the operation of the thermal power plant. This paper analyzes and discusses the treatment of the 2200KLA-18.5 circulating water pump's vibration exceeding the standard. The measures and processing methods for troubleshooting are put forward. And explore the solution of abnormal vibration fault of circulating water pump.

[Keywords]circulating water pump; vibration; troubleshooting; improvement and repair

1 设备简介

某电厂一期2×600 MW超临界机组循环水（海水）的输送，采用2200KLA-18.5型大型立式斜流泵，共配置有4台，每台机组各配备有2台。

该泵为可抽出式立式斜流泵，即泵转子部件（主要包括叶轮、叶轮室、轴、导叶体、轴承支架等）在不拆卸泵出口法兰和泵筒体的情况下可从泵筒体中抽出进行维护、检修。电动机与泵单基础直联安装。泵的吸入口垂直向下，吐出口为水平布置。从电机端往泵看，泵顺时针方向旋转，泵旋转件的重量和泵运行时产生的轴向力由电动机的推力轴承承受。该泵还可以输送温度<50 ℃、不含固体颗粒的清水或物理化学性质类似于水的其他纯净液体。

主要零件说明：

（1）吸入喇叭口：泵的吸水室，使液体均匀、平稳地吸入叶轮内。吸入喇叭口与叶轮室以锥面配合，与外接管A用螺柱联接，相连的法兰面涂以机械密封胶密封。吸入喇叭口壁上有兩个辅助阳极防腐保护装置，可以有效地防止海水对泵体的腐蚀破坏作用。吸入喇叭口材质为HT200Ni2Cr。

（2）导叶体：泵的压水室，能有效地收集叶轮流出的液体，改变液流的方向，并将部分液流的动能变为压力能，使之最经济的排出，其下部靠近叶轮处装有一个赛龙导轴承。导叶体材质为HT200Ni2Cr。

（3）轴承支架：轴承支架内装有赛龙导轴承。轴承支架用以径向固定赛龙导轴承。轴承支架材质为ZG0Cr18Ni12Mo2。

（4）吐出弯管：泵的排水管道，将液体水平排出泵外。吐出弯管材质为HT200Ni2Cr。

（5）外接管：泵的壳体和过流件，它的主要作用是保证泵的平稳运行，并将输送液体送出泵外。外接管壁上有辅助阳极、参比电极、牺牲阳极等防腐保护装置，可以有效地防止海水对泵体的腐蚀破坏作用。外接管的材质为HT200Ni2Cr。

（6）叶轮：泵的核心部件，将电动机的机械能高效地转换成液体的压力能和速度能。该零件通过叶轮哈夫锁环和键在轴上定位。叶轮的材质为ZG0Cr18Ni12Mo2Ti。

（7）主轴：共分上、中、下三段，均为实心轴，它将电动机的机械能传递给叶轮，并将叶轮运行时产生的轴向力传递给电机的推力轴承，轴之间用套筒联轴器联接。主轴的材质为ZG0Cr17Ni12Mo2。

（8）赛龙导轴承：本泵装有四个赛龙导轴承用以支承泵轴。赛龙导轴承由镍铬铸铁基体内衬赛龙制成。赛龙材料在有水润滑情况下具有良好的耐磨性和抗蚀性，使用寿命可达4a，赛龙导轴承可短时间无水运行（约2min）。

2 设备振动现象及分析

2019年11月，检查发现#1机组#1循环水泵高速运行时震幅高达0.18 mm。该泵的异常振动给机组安全运行构成重大威胁。#1机#1循环泵振动值>设计标准0.07 mm>同型号循环水泵振动值。通过检查其余三台循环泵，振动均小于0.08 mm，见表1。

3 振动检查

经过查阅设备检修台账，该循环泵自投产移交以来，#1循环水泵振动值一直偏高，达0.08 mm，自电机改高低速后振幅剧增，高速运行下超过0.16 mm。之前该泵多次因振动超标停运检修，其中包括两次叶轮轴外委校直和一次叶轮同原轴做动平衡排查，而始终未能解决其高速振动大的缺陷，严重影响设备的正常投入率和机组的安全运行。

此次振动突升，决定对该泵进行彻底排查。

（1）由于该泵的振动直接反映在电机上，因此采用排除法确定振动由电机还是泵引起。经检查，电机的上导瓦及推力瓦并未发现异常现象，同时将导瓦按标准0.12 mm的间隙进行调整，恢复后试转发现电机处振动达0.18 mm。松开电机与泵的对轮，单试电机振动只有0.02 mm，初步确认振动由泵引起。

（2）检查泵与电机的中心，圆周上中心最大偏差为0.22 mm，重新调整中心，控制中心偏差为0.05 mm。同时对电机推力头绝缘板及电机空气间隙复查，未发现异常现象，试转循环水泵，电机导轴承处水平振动仍高达0.20 mm，至此确认振动由泵引起。

（3）水泵解体。

拆除电机冷却水管，松开联轴器螺栓，拆除电机座螺栓，将电机与底架吊出;

松开联轴器锁紧螺栓，拆卸对轮;

挖除填料室内盘根，拆卸填料室与泵轴护轴套，并做好标记;

拆卸泵盖螺栓，做好标记，吊出吐呐管;

吊出上部主轴将其放置在液控蝶阀坑内固定，中部及下部轴及导叶体等用轴承支架临时固定在工字钢上;

拆出中部轴及轴套;

由于叶轮锁环定位螺栓有松动现象，将导叶体与下部轴承支架用钢丝绳联接后，将下部导叶体与下轴同时吊出;

对各套筒联轴器进行解体拆卸;

對各赛龙导轴承及轴套进行拆卸检查;

拆卸下主轴和叶轮。

4 缺陷检查和处理

4.1 叶轮锁头螺栓松脱，叶轮锁头损坏磨损严重

处理方法：已无法使用，外委加工制作。

4.2 下部润滑内接管已断裂且有垂直裂纹

处理方法：为了缩短检修时间，先采用对润滑内接管进行补焊处理，对断裂后的两截润滑内接管各增加一个法兰，润滑内接管与法兰焊接后上车床加工，确保法兰两侧平行度及与管中心的垂直度。同时考虑到机组长期运行的稳定性，委托泵生产厂家重新加工一个润滑内接管，待下次检修时更换。

4.3 导叶体有3条螺栓滑丝，一条螺栓断在内部无法取出，现场机具无法处理

处理方法：外委加工处理，对滑丝螺栓部位及断裂螺栓进行扩孔，并重新攻丝为M24。同时配制为M24变M20的大小头螺栓。

4.4 叶轮磨损并产生两条裂纹

处理方法：现场焊接至大于设计尺寸后，外委立式车床加工到设计尺寸，并进行平衡检查确认符合要求，见图1。

4.5 所有弹簧垫片均采用65Mn，无法满足防腐要求

处理方法：重新加工耐海水不锈钢锁紧垫片，并在导流片接管处增加6个阴极保护块，同时在转轴上增加转子接地防腐装置。

4.6 上部赛龙导轴承、轴套及下部赛龙导轴承、轴套磨损较大

处理方法：更换新的赛龙导轴承、轴套。

4.7 导叶片根部有三处裂纹

处理方法：磨去裂纹，补焊。

4.8 对转轴弯曲度进行测量检查

因下部轴系存在的磨擦痕迹，一并进行无损探伤检测，并对现场合金件进行光谱检查。

4.9 将泵池内抽净水，清理杂物

确认各拆解下的部件合格后进行回装作业，按解体水泵逆向顺序组装泵体，见图2。

5 原因分析

5.1 循环水泵最初选型时未考虑到实际工况的不同

对关键部件的材料选择不符合实际要求，该泵工作介质为海水，而该叶轮锁头螺栓防松装置采用65Mn弹簧垫圈，由于65Mn不能长期承受海水腐蚀，容易引起弹簧垫圈腐蚀变松，失去防松作用并脱落，造成螺栓脱落，叶轮锁头落入水中。在水流的作用下，叶轮锁头在导叶体内撞击叶轮及导叶体，造成叶轮变形，叶轮锁头法兰被磨损、断裂。

（1）脱落的螺栓及叶轮锁头法兰等在泵体内卡在叶轮与筒体之间，造成叶轮磨损。

（2）由于部分杂物进入赛龙导轴承内，造成轴承与轴套磨擦，对润滑内接筒形成外力，使润滑内接筒产生扭矩。该连接筒为焊接结构，在承受扭矩和振动的作用下断裂磨损。

（3）外筒体自下而上由入口喇叭、接管A、出口管、接管B四部分组成，直径2 600 mm，长度14 550 mm，筒体壁厚20 mm。由于其长期处于悬空状态，且四周无任何刚性支撑，直接造成叶轮旋转时外筒体得不到有效支撑而同转子一同共振。

（4）泵体排汽阀选型与实际工况也不相符，实际为清水型，而该泵工作介质为海水，造成排汽阀腐蚀卡涩活动不灵活，导致泵内气体不能完全排出，也引起了一定振动和噪音。

6 设备改进方案

明确了该循环泵振动大故障的主要原因，为避免同类型的泵引起类似的故障，建议从以下几方面进行改进：

（1）由于四台循环水泵内弹簧垫圈均采用65Mn，不能承受海水腐蚀，根据设备运行情况对其他三台泵进行检查，对弹簧垫圈部位改用耐海水不锈钢防松垫片。

（2）在外筒体加装方钢支撑，以加强外筒体支撑刚性，从而消除外筒体刚度不够引发的振动。在泵筒体据坑底5.5 m高度正东、正南、正西三方向水泥墙体上各打8个M30膨胀钉，固定20 mm厚钢板，并在与其水平位置相对应的外筒体之间加装200 mm方钢焊接支撑。

技术要求：尺寸、位置要求精准，南北、东西架表确保筒体不发生焊接后热缩变形、筒体位移。

（3）泵体排汽阀为清水型，不能满足使用要求，建议全部更换为海水型排汽阀。

（4）为了满足防腐要求，建议在其他三台泵导流片接管外侧增加8个阴极防腐块，以保护导流片。同时增加转子接地防腐装置，对轴系及其紧固螺栓等零部件进行防腐。

7 修后效果

对该公司#1循环水泵进行系统检查及检修措施实施后，轴承振动良好，高速时震幅0.06 mm，没有再出现过振动异常的情况。经过本次的检修，保证了循环泵重要辅机的安全运行，确保了机组安全经济运行。同时设备完好率得以提高，极大降低检修人员劳动强度及运行值班员的监控压力。

8 结束语

通过对2200KLA-18.5型循环水泵在介质为海水的应用条件下根据其特点进行分析，找出引起设备振动的主要原因，针对性地进行了技术改进，解决了振动大的缺陷，为设备安全稳定运行奠定了基础。同时也为同类型设备的检修及故障预防提供了借鉴。

参考文献

[1] 胡念苏.汽轮机设备及系统[M].北京：中国电力出版社，2006.