循环水泵异常振动故障分析及解决措施

贺立余

摘  要：近年来，我国电力行业通过工业化改革提高了电力产品生产制造能力，为工业生产与日常生活用电提供了有效的电力能源供给。由于发电厂的辅机设备中，通常会根据实际需求选择适用性较高的循环水泵设备，而此类设备容易发生振动故障，给发电机组造成一定的负面影响。因此，本文结合某电厂循环水泵的异常振动现象，剖析了导致该故障的原因，并在此基础上，提出了几点较有针对性的解决措施。

关键词：循环水泵;异常振动;故障;解决措施

以某发电厂为例，在6*350MW发电机组中，于3号机组配套设置了2台（5#、6#）循环水泵，用于机组冷却水系统供水、循环用户母管供水，电动机型号为YKSL2000-14/1730-1。其它参数如下：（1）额定功率：2000kW;（2）额定电流：250.2A/249.2A;（3）额定电压：6kV;（4）转速：424RPM;（5）功率因数：0.82;（6）接线：2Y;（7）定子线圈绝缘：F级。该水泵于2019年投产后，经试运行、正式运行1年后，出现了异常振动问题，为了有效解决该问题，该厂对其进行了原因分析与处理。

1.循环水泵异常振动故障概述

首先，该电厂检修人员在日常检修过程中，于2020年12月13日发现5#循环水泵异常振动现象，并且伴有较大的电磁噪音。为了进一步确定故障，由设备部检修人员对设备进行了解体检修，检修结果判定振动故障来源于电动机。具体情况如下：电动机转子驱动端笼条与端环位置存在明显的开裂现象，经现场观察与手动检查发现，属于笼条焊接位置的开焊问题。硅钢片位置出现了多处松动，可见明显的破损与脱落现象。定子端部绕组绑扎方面存在松动现象，定子槽楔存在断裂、松动现象。

2.循环水泵异常振动故障的原因分析

2.1应力作用

从笼条与端环境的开焊，是导致循环水泵异常振动出现的影响因素。而导致开焊的原因，主要集中在各种应力作用上。具体如下：

（1）笼条向转子中心产生的弯曲应力。笼条启动时会生产“挤流效应”，此时笼条中的电流较大且集中在槽口形成了电流密度差，由此造成笼条上与笼条下之间出现了不均匀温升，使笼条向转子中心产生了一定的弯曲应力。（2）笼条向端环传递的振动力。在笼条嵌装时，受到铁芯冲孔工艺差别的影响松紧程度不同。当槽内笼条径向间隔存在时，径向振动力会向端环进行传递，并在电流相位影响下造成端环扭曲。（3）笼条产生的轴向拉应力。热传导性能不同，笼条与笼条之间也会产生不均匀温升。此时轴向位移存在差异会迫使笼条引发轴向拉应力，同时，也会导致笼条产生电磁振动应力。

因此，当循环水泵功率较大时，电动机启动瞬间产生的振动幅度会达到最高点。在这种情况下，受到不同应力作用的影响，笼条、端环焊接位置容易开裂。尤其在启动过程中存在交变，随着启动次数的增多、温升也会增大，应力的破坏作用也逐渐扩大。

2.2严重发热

该电动机属于鼠笼式类型，存在双鼠笼深槽，因此转子槽既深又窄。在这种情况下，定子绕组通电后形成感应磁场，进而产生感应电流。当转子导体受到感应电流影响后，转子槽内的漏磁通分布不均匀，具体表现为槽口位置漏磁通多、槽底位置漏磁通少。考虑到其中的电流分布、导体阻抗之间存在反比例关系，槽口位置的漏抗较小、槽底位置的漏抗较大，所以，漏磁通多、漏抗较小的位置，通过的电流相对较大，反之则较小。此时上层笼条受到电流热效应的影响，容易出现发热，而且在笼条与端环位置，这种发热现象比较严重。进一步会造成焊接位置发热、变软，出现开焊现象，进而增大振动现象。

2.3其它原因

以焊接工艺为例，笼条与笼条之间存在温差，会使笼条与端环焊接时的质量处于不稳定状态。同时，在焊接方式上采用的是点对面的环焊方案，因此，焊接后的机械强度相对较低。受到应力作用、发热情况的影响，会进一步加速焊接位置的开焊。再如，笼条两端呈为直角，剪切应力相对较大，会进一步加剧振动、加速开焊，并形成一种恶性循环。除此之外，定子端部绕组绑扎固定、槽楔连接方面，一直受到交变电磁力的影响，当使用时间延长后，绑扎位置容易发生松弛、断开，槽楔也会逐渐松动，进而扩大振动。

3.循环水泵异常振动故障解决措施

3.1转子部分的处理

首先，选择适用性田间好的镶嵌结构。具体操作如下：（1）测量后于车床上对笼条进行切割、拆除。（2）清理铁芯、测量转子槽，用氩焊修复硅钢片。（3）设计、加工铜排，选用硬质紫铜排（TMY电工用材），改笼条直角为R倒角。（4）对笼条进行铣槽处理，按照镶嵌工艺将转子笼条固定在槽中，通过胀紧方式保障其安装的牢固性，同时采用镶嵌方法，固定端环，并确保笼条牢固的固定在端环里。

其次，先用点焊方式焊接笼条外侧与端环节，再进行内侧与端环节焊接，焊接完成后清理焊渣并进行堆焊，确保其形成半球形增强焊接牢固度。焊接完成后端环冷却至200℃以下、150℃以上范围，对其进行刷洗、冲净、吹干处理。

第三，用F级6895环氧无溶剂漆浸转子后，进行烘焙固化、车床校正、端环修整、平衡校动。导磁、导电部分用防锈漆进行处理，开展交流、直流耐压试验，满足标准要求即可。

3.2定子部分的处理

首先，通过压缩空气进行清理后，借助高压蒸汽清洗机对定子进行处理。

其次，对松动部分进行全面检查，包括定子绕组端部绑扎情况、引线绑扎情况，并对松动位置进行重新绑扎，确保其牢固度后即可。对于槽楔中存在断裂、松动的情况，采用敲击的办法先将槽楔敲出，垫入绝缘垫条后重新安装。

第三，采用打磨工艺对定子铁芯扫膛位置进行处理，然后将其送入烘房进行烘干处理。处理后应结合试验方法，对定子绕组绝缘、直流耐压、损耗、温升等情况进行测定与数据分析，本次研究中，定子绕组绝缘试验数据如下：（1）试验电压：2500V;（2）绝缘电阻：15s时为2G，60s时为5G;（3）吸收比：2.5。（4）测量工具为双臂电桥，绕组直阻值：AB为0.2455Ω;BC为0.2452Ω;AC为0.2452Ω。定子繞组的直流耐压试验与泄漏电流测量数据如下：（1）温度：15℃;（2）试验电压分别设置为：3000kV、6000 kV、9000 kV、12000 kV、15000 kV;（3）泄漏电流对应值为：0uA、1uA、2uA、3uA、5uA;（4）时间：均为1min;（5）耐压后绝缘R15/R60时，对应设置为1.5G/5G。

第四，合格后对定子铁芯、定子绕组、定子机壳喷涂防锈漆。

结束语

总之，在该电厂检修过程中发现循环水泵异常振动现象，并通过分析评估认为该故障处于上升态势后，通过专题研讨方式对导致异常振动故障的原因进行了综合分析，并制定了比较细致的解决措施。通过解决相关问题后进行组装与试运行，结果显示循环水泵异常振动现象得到了有效控制，其中的磁噪音也处于正常状态，从而保障了循环水泵的有效运行，延长了其使用寿命。

参考文献

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