长轴深井泵振动超标的原因分析和处理实例

?资讯动态 ????|???? ?2018-09-19 08:45

1、设备概况

1.1设备概述

  海阳核电厂一期工程使用了六台长轴深井泵,该泵位于循环水系统,过流介质为海水,功能是为鼓型旋转滤网提供冲洗水,保证进入鼓型滤网中的杂质和海生物被及时冲走,从而使清洁度高的海水进入下游的循环水泵。长轴深井泵均设置在循环水泵房外的海水取水口平台,从鼓型滤网水池中吸入海水,出水口配置了反冲洗过滤器和截止阀,同时外接工业水在启泵时为泵的盘根提供冷却水。

1.2长轴深井泵和配套电机参数

长轴深井泵共有五级叶轮组成,生产厂家为:盖州水泵厂,参数见下表:

  泵型号 300JCW240*5

  流量 240m3/h

  扬程 45m

  重量 2450kg

  长×宽×高 11100×640×640

  转速 1460r/min

  传动轴数 共7根轴

电机配有防逆转装置,生产厂家为:上海响当当,参数见下表:

  电机型号 YLB-250-1-4

  电压 380v

  电流 85A

  功率 55kw

  转速 1460r/min

  重量 750kg

  结构 电机为空心轴,泵轴插入电机并由键传动

1.3水泵运转过程中振动值超标

  长轴深井泵在运行过程中,出现振动超标并异常跳机现象。振动值高达6.5mm/s,同时还发出“铛铛”响,泵运行电流超过103A,长时间超电流运行使空气开关动作而跳机。根据国标GB10889-89《泵的振动与评价方法》:泵的振动≤2.8mm/s合格,泵振动超标且出现明显异常。

2、造成泵振动的关键问题和处理方法

  在对深井泵解体检修时,发现一些问题,结合这些问题,大家进行了深入的分析,并推断出造成泵振动超标和跳机的根本原因,同时针对相应问题提出了处理方法并付诸实施,取得了较好的效果:

2.1筒体连接螺栓遗失

  外筒体的连接螺栓或螺帽有部分遗失情况(见图一),五节外筒体共 40颗螺栓中18颗遗失螺帽或螺栓,连接螺栓用于紧固外筒体形成海水流通的流道,螺栓的缺失将直接导致护管和中间支架间产生2-3mm张口,并对泵的运转产生恶劣影响。首先,张口直接导致海水介质的泄露,造成泵的出力不足,出口压力明显下降;其次,五级外筒体产生的张口将最终累积到叶轮导流壳处,造成导流壳和转子部件不同心,导流壳直接落在叶轮上产生磨损,转子部件的轴系和铜轴承之间产生偏磨。叶轮导流壳的剧烈磨损将导致轴功率的增加,电流超过103A;铜轴承的严重偏磨会使轴系甩动加剧,泵体剧烈振动并发出“铛铛”异响。

  处理方法:针对螺栓脱落的问题,大家采用了尼龙防松螺母,在螺纹的底部处嵌入尼龙弹性垫圈来增大摩擦力,同时采用十字交叉法分三次将螺栓的力矩紧固到300NM,使螺母连接紧固,防松可靠。

2.2泵的导轴承剧烈磨损

  泵的中间支架导轴承磨损严重,双边磨损量最高达到4mm。导轴承选材为铜,金属铜具有:摩擦系数高、传热性好、抗干磨能力差的特点。导轴承用来径向约束泵的5根长轴,使泵的轴系垂直,提高运转过程中轴系的稳定度。水泵在运转过程中,轴和导轴承之间将不可避免的产生滑动摩擦,铜的摩擦系数比石墨、橡胶、赛龙、聚醚醚酮高,在海水环境中将快速磨损,当轴和轴承之间单边间隙超过1mm时,泵的轴系将在运转过程中形成纺锤形甩动,泵会表现出振动超标的现象。

  处理方法:将导轴承更换成赛龙轴承,将轴承和轴之间的单边间隙调整在0.20mm左右。由于赛龙轴承具有摩擦系数低、传热性差、抗干磨能力好(干起动30S)、承载能力强等特点,且在海水系统中被大量使用验证,可以很大程度上延长导轴承的使用寿命,保证设备的可靠性。

2.3导轴承未设计防止转动和坠落的结构

  导轴承外径和轴承体支架内径之间仅靠过盈配合定位,未设计防止导轴承转动和坠落的结构,从而增加了导轴承磨损脱落失效的风险。冲洗水泵运转时,由于转子的动不平衡使得轴沿着轴系中心甩动,轴在甩动过程中不可避免的和导轴承之间产生滑动摩擦,导轴承在摩擦力的作用下转动起来,并和中间支架内壁间产生滑动摩擦,导轴承的外圆将迅速磨损,由于缺少导轴承的防脱落设计,导轴承外圆会急剧磨损、外径减小并脱落下来,此时导轴承对轴系的径向支撑作用已失效,整个轴系由于导轴承的脱落将产生更大的甩动,表现在泵体上为振动严重超标、噪音巨大,并跳泵。

  处理方法:在轴承体支架内壁上设计凸台,使轴承安装上后刚好落到凸台上,在轴承体支架上钻两个定位孔,攻M8的螺纹,并拧上紧定螺钉,将轴承体轴承紧固在中间支架上,见图二,通过这种设计可以防止轴承的转动和脱落,防止轴承失效。

2.4轴弯曲度超标

  对电机轴、传动轴、叶轮轴进行弯曲度检查发现弯曲度超标,结果如下:

  第三根轴中间处弯曲值 0.12mm

  第四根轴中间处弯曲值: 0.20mm

  经咨询厂家泵轴的弯曲度应当≤0.08mm。以上两根轴弯曲度超标严重,将使泵的口环和密封环在转动过程中产生摩擦,同时轴系产生振动。

  处理方法:更换新泵轴,新泵轴的跳动值应保证在0.04mm以内。如果没有新泵轴的备件,可以考虑使用直轴工具进行直轴。

  2.5水泵底座水平度不符合标准 

  冲洗水泵底座纵向横向水平度在0.8~1.0mm/m之间,泵井下垂直长度达11米,均为悬空挂置,底座水平度的偏差导致扬水管垂直度越往下偏差越大,水泵运行过程中必将产生扬水管和轴的振动。扬水管的垂直度偏差过大还会在水泵运行过程中产生交变应力,严重时会引起扬水管的断裂或者脱落。

  处理方法:冲洗水泵在其扬水管的总长度范围之内,其垂直度误差应当控制在±2mm的范围之内,所以泵座的纵向横向水平度应当在0.18mm/m范围内。在回装泵体时用0.02mm/m的水平仪将泵座的水平度调整到0.10mm/m左右,保证泵悬空部分的扬水管的垂直度偏差在标准范围之内。

3、其他影响设备正常运行问题

3.1挡沙环腐蚀严重

  检查挡沙环外观发现,内壁和端面被海水冲刷侵蚀严重,表面有大量的坑蚀和锈迹,已经失去挡沙性能。由于挡沙环的材质为316,耐海水腐蚀能力较弱,需要重新选择耐海水腐蚀材料来制造挡沙环。

  处理方法:联系厂家考虑海水腐蚀性较强的情况,选择双相不锈钢为材料来加工新挡沙环 。

3.2泵提升量调整过大

  在装配完成后需要调整提升量,通过旋转泵上端的提升螺母将泵转子部件提升5-6mm,使泵的叶轮处于导流壳内轴向的中间位置,泵的工作效率较高。但实际装配人员误将提升量调整到了10mm,使叶轮的上盖板和导流壳下端面直接接触,动静部件间产生严重磨损。

  处理方法:大家更换了磨损量严重的叶轮和导流壳,并在泵装配完成后将泵的提升量调整到5-6mm,使泵的动静部件之间分离,保证泵能够正常、高效运转

3.3海水倒灌污染外接冷却水

  盘根外接冷却水管路上未设计逆止阀,导致启泵后自润滑管路中海水倒灌回外接冷却水管路,污染外接冷却水源。泵启动前需要先开启外接冷却水的隔离阀,将冷却水注入盘根和护管中,待盘根和护管中导轴承充分冷却后再启动泵,泵启动后海水通过出水口自润滑管路接入到冷却润滑水管路上。由于泵出口海水的压力为0.4MPa,远高于外接冷却水的压力,在未关闭隔离阀之前,部分海水将顺着外接冷却水管倒灌并污染冷却水源,造成其它系统回路中氯离子含量超标,加剧电化学腐蚀,对其它系统造成不可逆的伤害。

  处理方法:在外接冷却水源的系统管路上增加逆止阀,使得水只能够单向流动,彻底防止海水倒灌后污染外接水源。

4、维修过程中良好实践和预防措施

  泵装配完毕后对泵进行抽水试转,水泵的出水口压力稳定在0.5MPa,振动≤2.8mm/s。运行人员应加强对水泵的日常巡检,如果发现水泵运行振动、声音异常,马上停止水泵的运行,并通知检修人员对水泵的故障进行检查、处理。

  泵由于室外放置,长时间停机不运转会造成泵内零部件的锈蚀,同时大量的海水盐结晶会出现在动静结合的缝隙处,应当定期将泵切换运行,提高泵的使用频率,同时能及早发现泵的缺陷,有利于机组的安全稳定运行。

  大修时应当选择至少两台运行情况较差的泵做解体大修,保证泵的导轴承得到及时更换。

  建立完备的备件库存保障,确保有充足备件,例如:轴、导轴承、壳轴承、挡沙环、O型圈、油封。