引言
本厂循环水泵采用上海上泵集团有限公司循环水泵,型号为1400S-20,该泵为单机双吸离心泵,为卧式水平蜗壳泵,滑动轴承采用筒形结构,在轴瓦上部开有两个甩油槽,依靠甩油形式进行自润滑,联轴器采用弹性套柱销型。该泵的设计流量1400 m³/h,设计扬程为15m,必须汽蚀余量7.7m。两台机组共配设四台循环水泵,机组于2009年投产,运行初期,各台循环水泵均能正常运行,未发生异常状况,近期部分循环水泵出现不同程度的故障,发出较高的噪音和较大的振动,严重威胁机组的平稳运行,对循环水泵的运行问题分析十分必要。
1 问题
我厂的几台循环水泵在大修结束投入运行半年以后,均表现为不同程度的振动问题。尤其以2A循环水泵最为明显,在更换润滑油脂之后发现效果并不理想,对这种情况进行分析进而找出解决问题的方法。
2 引起循环水泵振动成因
引起水泵振动的因素有很多,有些因素之间既有联系又相互作用,概括起来有四个方面:
2.1 机械方面
2.1.1水泵的地脚螺栓松动或者水泵基础变动引起的振动
水泵的地脚螺栓起到固定水泵的作用,在大型水泵中由于水泵自身的重量非常大,如果安装螺栓时候用的紧力合适的情况下,地脚螺栓所受的剪切力并不是很大,这种情况下,地脚螺栓的影响就不是很大;但是在一些中小型水泵中,由于水泵自身的重量非常小,地脚螺栓固定不牢固的情况下,就非常容易引起水泵的移动,造成泵轴中心的不稳定,极易引起振动等大问题。
2.1.2水泵叶轮或电动机转子质量分布不均
水泵叶轮或电动机转子质量分布不均,叶轮叶片的厚薄不匀,或者叶轮前后板有局部地方厚薄不一致。这种叶轮旋转起来会前后晃动,使水泵轴承受到侧向力,加速了轴承的磨损。
2.1.3轴的临界转速
水泵超过自身的最高转速,使得水泵转动部份所受的离心力超过循环水泵零件自身的强度极限,造成不同程度的损坏。
2.1.4由摩擦引起的振动
由于某种原因泵轴弯曲时,转动部分与衬套或轴瓦接触,接触点的摩擦力对轴有阻碍作用,作用方向与轴旋转方向相反,有时使轴偏转而产生振动。
2.1.5由水泵自身的材料性质引起的振动
或者水泵的转动频率与机组固有频率引起的共振,水泵的本身的固定等,都会产生强烈的振动和噪音。
2.1.6由联轴器的结合面不均匀引起的振动
接合面不平行度达不到要求(机械加工精度差或安装不合要求)就会使联轴器间隙随轴旋转而忽大忽小,因而发生和质量不平衡一样的周期性强迫振动,其频率和转速成倍数关系,振幅随泵轴与电动机偏心距大小而定。
2.1.7水泵轴与电机轴不在一条直线上
机组找中心的时候误差较大导致轴线相差过大,如果水泵轴与电机轴不同心,结合面不平行度达不到要求(机械加工精度差或安装不合要求)就会使联轴器间隙随轴旋转而忽大忽小,因而发生和质量不平衡一样的周期性强迫振动,其频率和转速成倍数关系,振幅随泵轴与电动机偏心距大小而定。
2.2 电气方面
电气方面主要是电机的原因,电机结构件松动,各种定位装置的松动,各种零部件因为磨损导致的刚度下将。电机缺相和电源的不平衡等原因引起的振动都会间接性的导致水泵的振动。电机内部磁力不平衡和其它电气系统的失调,常引起振动和噪音。定转子磁力中心不一致或各个方向上气隙差超过允许偏差值等,都可能引起电机周期性振动并发出噪音。
2.3 水力方面
水泵进口流速和压力分布不均匀,在水泵的运行过程中,由于水的流动性,水的脉冲力是非常大的,在循环水泵中这种情况非常明显,脉冲力作用在水泵叶轮上,使得叶轮受的力也是脉冲顺序的,这就相当于有东西敲击叶轮,这样极易造成循环水泵的振动。泵进出口工作液体的压力脉动、液体绕流、偏流和脱流,非定额工况以及各种原因引起的水泵汽蚀等,都是常见的引起泵机组振动的原因。水泵启动和停机、阀门启闭、工况改变以及事故紧急停机等动态过渡过程造成的输水管道内压力急剧变化和水锤作用等,也常常导致泵房和机组产生振动。
2.4 水泵的选用和布置方面
使用的机组进出水管道布置设计不合理,机组试运过程中操作顺序不正确,水泵的入水深度不够等等,都会使进水条件变差,进而引起循环水泵的汽蚀,使得循环水泵的振动和噪音加大。还要根据实际过程中使用的情况,根据泵的流量、转速、扬程、汽蚀量来选择合适的泵组,同时,还要根据实际使用的电源情况来决定使用单相泵或者三项泵的使用。
3 应对措施
根据上面分析的水泵振动的原因,总结解决的方法如下:
1、合理的设计水泵叶轮及进出水通道,使叶轮内少发生汽蚀和脱流;合理的选择叶片数量和出水角度,减少水泵所受的脉冲压力。
2、安装水泵的高度要合理,适当加大进水管的直径,缩短进水管的长度,减少管路附件,通流部分端面变化率力求最小,另外可以适当提高管道内壁的粗糙度,减少弯头数量,降低水泵的工作转速,提高加工质量。
3、水泵的基础重量应为泵和电机重量的三倍以上,最好电机支架与基础做成一体的。这样可以有效的减小振动。
4、在检修过程中,检查水泵电机轴的直线度,保证在安装之前各轴没有变形,检查联轴器是否合格,两端面是否平行,如果不合格,必须整改或者更换。电机和水泵在使用联轴器连接时候,保证在同一轴线上,根据实际工作要求误差在规定的范围内,保证安装质量。
5、滑动轴承在安装时候保证各间隙值在规定范围内,严格遵循线刮瓦、后研磨、再刮瓦的循环顺序,保证下轴瓦与轴颈的接触面积达到60%以上,接触点密度保持在每平方2-4个点,接触角度在60-90度,轴瓦的润滑要保证质量。
6、轴承盖的紧力达到一定数值,这样才能压紧轴瓦,否则轴瓦在内部跳动引起振动。
7、合理选用电机,注意电机的电流变化
3 我厂2A循环水泵振动具体原因排查及处理
在隔离循环水泵并实施解体检查时发现,循环水泵轴瓦间隙、紧力、以及轴向推力间隙与大修对比有所改变,但在标准值范围内。主要原因为:对轮中心偏差较大,轴瓦的接触面积不达标,循环水泵地脚螺栓检查发现泵出口侧2个地脚螺栓断裂。再对这种情况进行分析,找出引起这种问题的原因进而得出解决方法。
3.1在检修中发现泵轴与电机轴的中心相差过大。
修前复测中心发现电机高0.54mm,中心远大于标准值,调整后中心为:表针均指在电机靠背轮上,由泵看向电机
电机高:0.06mm,上张口:0.07mm,左张口:0.06mm,偏左:0.05mm,均达到检修规定误差范围。
3.2轴瓦的接触面积不达标。
对轴瓦重新进行研磨轴瓦的接触情况,发现下轴瓦接触面不能达到行业技术标准,重新着色研磨修刮后,使下瓦符合设备检修工艺规程要求,接触面达到75%以上。复测轴瓦顶部间隙为0.34mm,超过行业技术标准上限,调整轴瓦顶部间隙为0.25mm,并重新调整瓦盖紧力为0.03mm。
3.3泵出口侧地脚螺栓断裂。
对两条螺栓进行了更换,另外对循环水泵地基进行了加固,对其他循环水泵的各个方面进行了全方面的检查,没有发现问题。
4 效果分析
通过以上问题的分析及处理,现循环水泵各轴承振动值都低于行业振动认定标准,调整前2A环水泵的自由端振动为176μm,调整后自由锻振动为57μm,并认为单机双泵运行是本机组循环水系统的最佳运行方式,基本解决了我厂循环水泵存在的主要问题。我厂的该循环水泵在经过此次检修后试运,振动和噪音明显减弱,运行至今没有出现任何问题,测量振动数值在规定的范围内,问题消除。
5结语
综上所述,本文主要结合我厂循环水泵运行实例,对循环水泵存在的问题进行了分析,并提出了相应的解决方案,从而改善循环水泵运行中振动的问题,提高水泵运行稳定性,以此确保机组的正常运行。
参考文献
[1] 火力发电厂循环水泵房进水流道设计规范(DL/T 5489-2014)
[2] 韩哲峰. 山西电力 .1671-0320(2004)02-0019-02