大型立式水泵中的水导轴承故障分析_王磊.pdf

Application 创新应用206 电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月磁场中心相关规范要求，通常情况下转子磁场中心应低于定子磁场中心，而且低出值应控制在铁芯有效长度的5%以内，以免给轴承造成太大的负载。叶轮外壳高程主要取决于水泵底座的固定位置。还需要注意的是，因为转子高程是通过调整推力瓦抗重螺栓高度来实现的，所以电机转子高程和水泵叶轮高程在机组轴线调整之后，还必须经过核定磁场中心后方可确认。（2）电机轴线的摆度。机组轴线摆度是否处于合理范围内同样也是判断水泵机组安装质量的一个重要指标，所以工作人员必须对其进行准确的测量与调整，否则如果后期使用过程中转动部件摆动幅度会偏大，从而增强外部不平衡力的影响，加快轴承的磨损，引发机组非正常振动，甚至是一系列安全事故2。针对大型立式水泵支撑推力轴承轴线摆度的调整多是通过推力头和刮削镜板间的绝缘垫来实现，由于新型的推力轴承绝缘装置多埋设于推力头内部，而且采取高位安装方式，所以无法采用以往传统的调试方法。具体操作的时候可以按照厂家所提供的安装说明书，先找正摆度方法，或者通过集中加热烘烤，借助转子自身的重力作用和控制主轴金属材料的热胀冷缩变形实现对电机轴线摆度的矫正。2 大型立式水泵水导轴承故障原因故障现象：水泵运行期间出现异常振动现象，0 引言水轮发电机组的主要作用是借助水轮机将水能转化为机械能，然后再通过水轮机带动发电机旋转实现机械能到电能的成功转化。实际运行期间，水轮机旋转过程难免存在一定的摆动和振动，若幅度过大就会给厂房和机组设备造成一定的威胁，所以工作人员应定期巡检，确保水轮发电机组的摆动和振动幅度处于合理范围之内，水导轴承就是限制其摆动幅度的重要组成部件。1 大型立式水泵的特点大型立式水泵机组整体结构较为复杂，零部件的安装一般是按照先水泵后电机、自下而上、先固定部分后转动部分的原则，安装质量判断指标主要包括摆度、水平度、垂直度、高程、间隙等。（1）叶轮安装高程。大型立式水泵机组安装期间，高程问题是最为重要的一项内容，安装高程包括电机磁场中心高程和水泵叶轮中心高程，特别是叶轮中心高程至关重要，其是整个机组安装高程的确定基准，具体数值由设计部门通过一系列计算而得。只有保证叶轮高程的科学性与准确性才能使叶轮叶片所受压力值符合相关要求，保证叶轮的安全转动，同时规避汽蚀现象的出现1。具体安装过程中，叶轮中心又可以进一步细分为叶轮和叶轮外壳两个部分，叶轮的安装高程主要取决于电动机转子安装高程，电动机转子的安装高程必须严格符合作者简介：王磊，山东省调水工程运行维护中心棘洪滩水库管理站，工程师；研究方向：水利工程。收稿日期：2022-08-17；修回日期：2023-05-12。摘要：阐述大型立式水泵在实际运行过程中，因为水导轴承松动故障造成水泵的损坏，探讨水泵安装中的关键工艺、水导轴承常见故障原因、处理措施。关键词：电气技术，立式水泵，故障原因，水轮机。中图分类号：TV738文章编号：1000-0755(2023)05-0206-02文献引用格式：王磊，范光宁.大型立式水泵中的水导轴承故障分析J.电子技术,2023,52(05):206-207.大型立式水泵中的水导轴承故障分析王磊，范光宁（山东省调水工程运行维护中心棘洪滩水库管理站，山东 266111）Abstract This paper expounds the damage of large vertical water pump caused by the loose fault of water guide bearing in the actual operation process,and discusses the key technology in the installation of water pump,the common fault causes of water guide bearing,and the treatment measures.Index Terms electrical technology,vertical water pump,failure cause,water turbine.Analysis of Water Guide Bearing Failure in Large Vertical PumpWANG Lei,FAN Guangning(Jihongtan Reservoir Management Station of Shandong Water Transfer Project Operation and Maintenance Center,Shandong 266111,China.)Application 创新应用电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月 207而且随着时间的推移，振动逐渐增强；靠近水泵可以清晰听见内部有明显的金属撞击声音；电机瓦温度偏高；水泵轴摆度增大；下水导供水管路剧烈振动甚至脱落。停机检查后发现，水导轴承存在明显的松动，甚至已经处于马上脱落状态，需立即实施检修处理，以免故障影响范围进一步扩大，干扰其他设备的正常运转。故障危害。一旦水泵水导轴承发生松动，会使轴承上下止口位置出现一定的磨损；导叶体与轴承安装配合失效；导叶体轴承窝上下止口出现磨损；致使水泵轴下轴颈出现较为严重的磨损；轴承体固定螺栓彻底报废；导叶体轴承窝螺孔报废。若不及时做出处理还会影响整个水泵机组的运行，可见危害非常之大，必须妥善处理。大型立式水泵水导轴承故障原因分析。棘洪滩泵站机组采用的水泵为1600HD-10立轴导叶式混流泵，电动机型号为TL1120-24，单机功率1 120kW。该水泵至今已经安全运行了33年之久，近期频繁出现轴承体损坏故障，检修人员便从设备检修工艺、机组运行工况和轴承体材质结构方面展开分析。机组运行工况分析。（1）该泵站是引黄济青调水工程诸多水站中的最后一级泵站，途中历经多个泵站，输水长度达到了250km，每个泵站都承担着各自不同的分水任务，该泵站水量波动较为频繁。（2）由于上游输水河比降大，前池水位经常波动，而该泵站机组采用的不可调水泵，所以只能是对前池水位进行调节，这就需要频繁开机停机，有时甚至一天内的停开机次数竟高达30多次，这对机组零部件必然造成严重的危害。（3）该泵站选用油压工作门断流，门与水泵间的距离约25m，冬天外界气温偏低，液压油年度增大，经常出现断流现象，而且断流时间也比较长，有时甚至达到50s之久。水库高水位状态下导致机组高速倒转，对下水导轴承体部件造成严重冲击，进一步使轴承体固定螺栓松动。设备检修工艺及轴承体材质结构分析。针对轴承摆度故障的检修，发现导叶体轴窝上下止口和轴承体，还有固定螺栓及螺孔都存在一定程度的锈蚀问题，这主要是因为每次检修除锈会导致其配合度有所降低，加之螺栓和螺孔长时间浸泡于水中，所以易发生锈蚀，降低紧固力。拆卸水泵下导轴承体时发现，固定螺栓出现明显的松动，轴承体存在损坏前兆，防脱落能力大幅度下降。3 应对的措施（1）一旦发现轴承出现异常摆度就立即停机检查，导叶体上止口下半部分还可以保住，维修处理后可再次投入使用。维修措施包括：更换导叶体下轴窝内衬圈、延长轴承体上止口配合面与导叶体配合。此时不需要拆除导叶体，维修处理简单，用时少，检修成本低。（2）将导叶体拆除，送由专业人员进行检查维修，和上述处理方案相比较而言，这样方式耗时长，且工程量大，成本也更高。（3）为了后期类似故障的快速处理，泵站操作人员联系厂家，定制轴承和导叶体备件，这样当再次出现该类故障时即可立即更换配件，快速恢复泵站的正常运行，大大缩短检修时间，提高检修效率。建议的措施。与叶轮、泵轴及导叶体相比较而言，轴承体由于其体积较小，日常检修中工作人员容易忽视，重视度不足。可是棘洪滩泵站从近期水泵机组运行故障原因排查及检修过程中总结发现，轴承体故障给整个机组所造成的危害非常大，必须引起我们的高度重视，应加大该部件的检修力度，尽可能消除该类故障，避免影响机组乃至整个泵站的正常运行3，具体应做到以下几点：（1）积极引入现代化科技力量，持续优化机组运行工况和调度技术，尽可能减少泵站开机与停机次数，同时改善泵站断流条件，缩短冬季工作们关闭时间，降低机组倒转强度，缩短倒转时间。（2）针对锈蚀部位的处理，避免损伤轴承配合面，及时更新弹性垫圈和紧固螺栓，如果需要可以将螺栓焊接固定在导叶体上。无论水泵机组是否处于运行状态，工作人员都应该定期检查下水导轴承体，做好故障提前预防措施，将损失降至最低。（3）和设备生产厂家进行及时沟通与交流，要求就轴承各部件的材质及结构做出升级改造，重点规避因为锈蚀降低配合度，可以建议厂家采用不锈钢材质加工制造轴承体和固定螺栓。若导叶体上下止口结构相同，配合面采用的内衬圈，当轴承体出现松动损坏时可以直接更换新的内衬圈，不仅工程量小，维修时间短，而且较拆卸检修成本也更低。4 结语棘洪滩泵站在多年运行中曾多次出现大型故障，历经了几次大修处理，总结发现最具代表性的故障原因是下水导轴承松动而引发的，在多次故障排查及检修过程中不断积累经验，为后期泵站机组的正常运行提供很多的支持与借鉴。希望本文针对大型立式水泵水导轴承故障的分析与研究，能够为其他类似故障的排查与处理提供一定的借鉴和帮助，同时也为设备生产厂家技术的不断改进与水泵性能的持续优化提供些许意见和建议。参考文献1 刘峰,王卫玉,陈启卷.基于实时信号的水电机组轴承运行分析与诊断J.广东电力,2018,31(10):149-155.2 陈义.水泵轴承的失效分析J.物理测试,2018,36(04):38-41.3 唐磊.基于征兆驱动的水电机组轴承状态检测与故障诊断研究D.湖北：武汉大学，2018.