取水泵振动超标的原因分析与处理

第３６卷第１１期　２０１４年１１月　华电技术　

Ｈｕａｄｉａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖ０ｌ＿３６　Ｎｏ．１１　ＮＯＶ．２０１４　

取水泵振动超标的原因分析与处理　

韩立争　

（中国成达工程有限公司，成都６１００４１）　

摘要：介绍了某燃煤电站取水泵在运行中出现的振动超标情况，分析了振动原因，指出了外部管路应力、润滑水压不　足、润滑水质差是导致振动超标的主要因素。故障处理后，取水泵振动状况良好，运行正常。　关键词：取水泵；河边取水；振动；管路应力；润滑水；原因分析；处理　中图分类号：Ｏ　３２７：ＴＨ　３８　文献标志码：Ｂ　文章编号：１６７４—１９５１（２０１４）１１—００５５－０３　

１问题的提出　

印尼某燃煤电站４台立式斜流泵（以下简称取　水泵）用于河边取水，取水泵编号分别为　１，　２，　

３，　４，采用母管制供水。４台取水泵先后出现了振　动超标的问题，　１，　２取水泵甚至还出现了外接管　

和泵轴断裂事故。　取水泵为单层基础安装，轴向推力由泵推力轴　承部件承受，出口管位于安装垫板以下、安装基础以　

上（含电动机），外接管直径４７０　ｍｍ。取水泵主要由　吸人喇叭口、叶轮室、叶轮、导叶体、内外接管、各段　

轴、推力轴承部件、导轴承、电动机支架、联轴器、填　料函体、安装垫板等组成。　取水泵及出口管路布置如图１所示，其性能参　

数见表１。　

１．取水泵；２滤水器；３．出口管路与止回阀；４．润滑水　管路（取自滤水器后主管）　

图１取水泵出口管路与润滑水管路　

２故障发生过程　

２０１１年５月，在首次调试期间，４台取水泵运行　

情况良好，振动值均在２．８　ｍｒｎ／ｓ以内，按照ＪＢ／Ｔ　

收稿日期：２０１４—０６—２６；修回日期：２０１４—０９—３０　表１取水泵性能参数　

项目　数值　

流量／（ｒｌｌ　・ｈ　）　扬程／ｍ　

转速／（ｒ・ｍｉｎ　）　效率／％　

汽蚀余量（ＮＰＳＨｒ）／ｍ　

轴功率／ｋＷ　电动机功率／ｋｗ　

基础静载荷／ｋＮ　

基础动载荷／ｋＮ　

８０９７－－１９９９（泵的振动测量与评价方法》的分类，取　

水泵为第２类，其振动类别为良好，振动值在４．５　ｍｒｒｄｓ以内为合格。　２０１２年１１月，据现场运行人员反映，　３取水　

泵振动异常，实测推力轴承处沿出水管方向振动值　达到８．７　ｍｍ／ｓ，远超过ＪＢ／Ｔ　８０９７－－１９９９（泵的振动　

测量与评价方法》规定，仅凭目测、手感即可明显感　觉到泵体在摆动。之后，　２，　４，　１取水泵也相继　

出现振动大的问题，但由于种种原因，现场没有及时　对振动大的问题进行分析和处理。　

２０１３年２月，运行中的　１取水泵突然跳机，经　现场检查发现一段外简体断裂下落，卡死叶轮引发　跳机。　２０１３年５月，运行中　２取水泵流量突然为零，　经检查发现泵轴断裂。　

３故障原因分析与处理　

３．１初步分析　现场检查了运行单位的巡检记录，发现４台取　

水泵的振动问题不是突然发生的，因为运行人员在　巡检过程中没有实时记录振动值，而是偶尔凭手感　

来判断振动效果。当发现　３取水泵振动值大时，其　伽　跎　

甜　如　・５６・　华电技术　第３６卷　

振动已经达到剧烈的程度。另外３台取水泵的情况　也大致如此。　

考虑到转动机械的振动往往不是由单一因素引　起的，而是综合了多重因素才导致振动超标（例如　

水平度或垂直度、对中、汽蚀、轴系弯曲度、动平衡　等）。结合取水泵实际情况，对以下影响因素进行　

了分析。　（１）各取水泵在振动超标的情况下运行，进水　池水位正常，无异常响动，出口压力与电动机电流无　

明显波动，因此排除汽蚀问题。　

（２）现场及所在地区均没有检查动平衡的设　备，因此，４台取水泵检修时未对转子动平衡进行　检查。　（３）初步判断各取水泵振动超标的原因是赛龙　

导轴承的磨损量超出允许范围，需要更换。现场决　定先对　３取水泵进行检修。　

３．２首次检查结果　（１）解体前检查水平度，从电动机支座法兰与　轴头测量水平度达到１　ｍｍ／ｍ，远超出规范要求的　

０．０５　ｍｍ／ｍ。　（２）取水泵共有８个赛龙导轴承配３１６Ｌ轴套，　拆卸时，各导轴承与轴套安装牢靠、无松动。　（３）导轴承磨损由上至下呈现逐步加重的趋　

势。磨损最严重的导轴承出现与基体分层、脱落的　现象。　（４）轴套磨损由上至下呈逐步加重的趋势且存　

在明显的偏磨现象，近１／２圆周磨损非常严重，磨损　量达到２．２　ｍｍ，已超过轴套厚度的一半。同时，除　

整体磨损外，磨损面还伴有清晰的深浅程度不同的　刮痕。而另１／２圆周几乎没有明显磨损。填料轴套　

与最上部的轴套磨损不明显。　（５）导轴承与轴套磨损后的配合间隙一般都在　１．５　ＩＴＩ１ＴＩ以上，已超过厂家要求的设计上限１．０　１ＴＩＩＩｑ　

（新装配间隙０．５５　ｍｍ）。　（６）叶轮部位基本没有磨损。　

（７）备件更换完成后，在复装过程中，由于泵出　口管至滤水器间管路没有设置膨胀节，在连接出口　管与外部管路时，泵体受到管路的拉应力作用。在　轴头联轴器处设置水平仪，泵体出口管法兰处设百　

分表监测，在法兰螺栓紧固后，水平仪显示水平向泵　侧偏移０．０６　ｍｍ／ｍ，百分表显示向管路侧偏移　

０．１５　ｍｍ。　（８）因检修人员不具备校验轴弯曲度的能力，　未对轴弯曲度进行检查。　

３．３首次处理情况　

（１）将所有导轴承与轴套更换。　（２）采取在安装垫板处设置金属垫片的方法，　将水平度调整至要求范围内。　

（３）泵出口弯管法兰与管路法兰间隙约９　ｍｍ，　增加泵出口管法兰垫片厚度，手动盘车，明显感觉到　

与螺栓紧固前盘动所需的力不同，说明通过增加垫　片厚度无法从根本上解决这一问题。在新定制的膨　

胀节到场前，决定先紧固出口管法兰螺栓，通过观察　水平仪与百分表，尽量减小外部管路对泵体的拉　应力。　

检修完成后，对　３取水泵机械进行了试转和测　

振，电动机驱动端法兰水平振动最大值为２．６　ｍｍ／ｓ，推力轴承处水平最大值为２．０　ｍｍ／ｓ，沿轴向　

最大值为１．９　ｍｍ／ｓ，说明检修达到了满意的结果。　但　３取水泵连续运行不到１个月，推力轴承处振动　

值逐渐升高并超过标准要求的４．５　ｍｍ／ｓ，呈现出继　续升高的趋势。电动机机架处振动值更大，泵体摆　动得厉害。　３．４再分析　根据出现的新问题，技术人员现场会同生产厂　

家代表分析，共同认为有以下因素影响取水泵正常　运行。　

（１）取水泵出口尚未增加膨胀节，从测振结果　可以看出，沿出口管路方向的振动明显高于其他方　向，说明泵体依然在承受一定程度的管路应力。　

（２）取水泵出口至滤水器间设有碳钢衬聚乙烯　塑料（ＰＥ）管路，泵侧无竖向支撑，依靠泵出口管承　

受应力。　（３）取水泵泵轴可能已经弯曲。　

（４）取水泵润滑水通过填料函体一股润滑填料　后从上部溢出，另一股沿内接管从上至下逐级经过　各导轴承与轴套间隙进行润滑。而现场润滑水引自　

滤水器后主管路，正常测量压力只有０．１０　ＭＰａ左右　（厂家要求润滑水测量压力为０．１８　ＭＰａ），怀疑大部　

分润滑水已从上部溢出，进入内接管的水量很少，压　力明显不足。　（５）结合河水水质资料对取水泵进行检查，在　首次检查结果中，除整体磨损外，磨损面还伴有深浅　

程度不同的清晰刮痕，该刮痕是由于滤水器粗过滤　后的水中含有大量泥沙颗粒所致。在现场，粗过滤　

后的水直接作为润滑水使用，从而导致轴套表面出　现深浅程度不同的刮痕。　现场距出海口仅５　ｋｍ，由于受雨季和旱季的影　

响，现场水质情况变化较大，特别是旱季，河水中含　沙量非常大，其特点见表２。　

３．５再处理　生产厂家代表到达现场后，针对上述５点问题，

　第１１期　韩立争：取水泵振动超标的原因分析与处理　・５７・　

表２现场河水水质资料　

项目　数据　

流量／（ｍ　－ｓ　）　水位／ｍ　

ｐＨ值　

总溶解固体的质量分数／％　总悬浮固体的质量分数／％　

浊度／ＮＴＵ　

ｃｌ一的质量分数／％　Ｏ～１　８７３　

—０．２６～２．００（地面标高５．５）　

３．５～７．８　０．０ｏ２５～３．８７００　

Ｏ．ｏｏＯ３～０．１４２０　

４～１　５００　Ｏ．０ｏ００ｏ１～１．５　

做出了如下处理。　（１）在取水泵出口增加膨胀节与竖向支撑。　

（２）通过径向圆跳动检查泵轴弯曲情况，发现　各段泵轴均存在弯曲的问题，最大达到１．３　ｍｍ，生　产厂家要求跳动值达０．８　ｍｍ应校轴。选取弯曲变　形量相对较小的轴，组成一套完整的轴安装到　３取　

水泵。　（３）增加一套外部强制润滑水装置，将滤水器　后的水质再次过滤，为４台取水泵提供润滑水并确　

保填料压盖压紧度适中，以避免上部泄压过多或填　料过紧。　

再次处理后，通过现场机械运转，　３取水泵推　力轴承处水平最大值为１．４　ｍｍ／ｓ，轴向值为０．１　

ｍｍ／ｓ。　３取水泵整体运行情况一直稳定，在现场，　先后对另３台取水泵也进行了处理，达到了较为满　意的效果。　３取水泵各阶段振动值见表３。　表３　３取水泵各阶段振动值汇总　ｍｍ／ｓ　

注：测点均在推力轴承处沿出水管水平方向，Ｂ口振动值最大的　方向。　

４结论　

（１）取水泵出口管路的应力引发泵体与泵轴垂　直度发生偏离，进而导致导轴承偏磨。增加膨胀节　

和竖向支撑后，从根本上消除了外部管路对泵体产　生的应力，导轴承没有出现偏磨现象。　（２）润滑水压不足，导致润滑效果不好，是加速　

导轴承与轴套磨损的主要原因。　（３）经滤水器粗过滤后的水，泥沙含量仍然很　

高，导致赛龙导轴承磨损加剧，缩短了取水泵的检修　周期。宜采用工业水或经过精过滤的河水进行　

润滑。　（４）导轴承磨损使泵轴径向约束减弱，进而使　

泵整个轴系摆幅增大，是引发振动超标的主要原因。　同时，泵轴由于长时间在垂直度超标和较大摆幅下　高速旋转，发生了弯曲，促使振动恶化。　（５）　１取水泵外接管断裂和　２取水泵轴断裂　

的直接原因是泵长期在剧烈振动的情况下运行，当　

振动值增大到一定程度后，外接管或轴所承受的动　

载应力超过了极限值，随之发生了断裂。　

（６）４台取水泵先后出现振动超标，个别泵甚至　

发生外接管断裂、轴断裂事故，与现场运行人员巡检　

不到位有很大关系，若能及时发现问题并采取相应　

控制措施，能有效避免设备的损坏。　

（７）在设计方面，必须注意外部管路对泵体产　

生的应力影响。在安装方面，应严格控制水平度和　

同轴度（尤其是泵轴较长的立式泵，这两个因素尤　

为敏感）。在运行、维护方面，应定期巡检、记录、维　

护，发现异常及时采用有效措施，避免问题扩大化。　

（８）立式泵导轴承较多，一般为耐磨、非金属材　

质，对润滑要求高，在保证润滑水压力的前提下，应　

尽量采用清洁水源。如果现场条件不具备外接清洁　

润滑水，应配置独立的润滑水装置，以保证润滑水的　水压和水质符合相关标准的要求。　

（９）立式泵运行、维护的要求均高于卧式泵，检　

修条件亦不如卧式泵方便，因此在自吸高度满足的　

情况下，应尽量选用卧式泵。在方案设计初期，就应　

充分考虑这一点。　

（１０）凸轮泵属于转子泵的一种，其清水介质理　

论自吸高度可以达到８　ｍ，对输送介质中的颗粒不　

敏感，结构紧凑，运行、维护的要求较低，检修方便，　

可在供水、排污等很多场合替代立式泵。在充分考　

虑一次采购成本与运行维护成本的前提下，应优先　

选用凸轮泵。　

参考文献：　

［１］王路．循环水泵异常振动的原因分析及处理［Ｊ］．华电技　术，２０１２，３４（５）：５６—５９．　［２］王胜恩，赵国权，朱建华．４８ＬＫＸＢ一２３．２型立式循环水　泵轴承振动高的解决方法探讨［Ｊ］．中国科技博览，２００９　（３）：６．　［３］朱澄．火电厂循环水泵振动原因分析与处理措施［Ｊ］．中　国新技术新产品，２０１３（８）：１０８—１０９．　（本文责编：王书平）