闭式冷却水泵振动超标分析及处理

闭式冷却水泵振动超标分析及处理

陈创1徐光星2丁涛3

1万纳神核控股集团有限公司浙江省嘉兴市314300

2万纳神核控股集团有限公司浙江省嘉兴市314300

3中国核电工程有限公司北京市100000

摘要：福清核电3号机组2台常规岛闭式冷却水泵出现相似的振动高缺陷，主要特点表现在：泵驱动端和非驱动端的垂直、轴向振动超标，水平方向振动合格，频谱分析显示突出的6倍频（6叶片）。通过对振动超标的分析判断，根本原因是轴承端盖间隙过大，次要原因是泵体喉舌与叶轮间隙偏小、泵进出口管道存在应力。

关键词：振动超标；6倍频；轴承端盖间隙过大

Analysisoftheclosedwaterpumpvibrationexceedstandardcauseandthetreatmentmethod

CHENChuang,XUGuang-xing

(EastChinabranch)

Abstract:TwosimilarvibrationhighdefectofFuqingNuclearPowerunitthreeclosedcoolingwaterpumpcharacteristicsmainlydisplaysin：thepumpdriveonanddrivesidevertical、axialvibration，horizontalvibration，frequencyspectrumanalysisshowsprominentsixtimesthefrequency（sixblades）.Throughtheanalysisofthevibrationlevels,therootcauseisbearingendcoverclearanceistoolarge,thesecondaryreasonisthatthepumpbodymouthpiecewithsmallflangeclearance,importandexportpipelinepumpimpellerisstress.

Keywords:thevibrationexceedstandard；sixtimesthefrequency；toolargeofthebearingendcoverclearance

0引言

福清核电3号机组常规岛闭式冷却水系统的主要功能是为汽轮机辅助设备冷却器、发电机辅助冷却器、给水泵辅助冷却器等辅助设备的冷却器提供冷却水，带走辅助设备排出的热量，并通过本系统的管式热交换器将这些热量排至辅助冷却水系统的海水中。常规岛冷却水系统中冷却水介质为除盐水。参考文献[1]

离心泵因其结构简单、效率高、容易操作和维修，广泛用于核电行业。振动是评价泵运行可靠性的一个重要指标。振动超标会形成振动噪声，降低泵的使用寿命，造成转子、轴承等零部件的损坏，无法正常运行，最终泵体损毁。针对闭式冷却水泵振动超标的分析，找出问题的原因，提出有效的解决方法，对之后类似情况的处理也有好的借鉴作用。

1闭式冷却水泵结构及参数

闭式冷却水泵采用单级、蜗壳式轴向剖分双吸离心泵，两端有机械密封，驱动端为圆柱滚子轴承，非驱动端为角接触球轴承，结构图见图1，泵及配套电机参数见表1。

图1泵体结构图

Fig.1Pumpbodystructurefigure

2泵运行振动情况

系统投运后，泵开始振动正常，运行一段时间出现振动超标，后停机进行检查、分析。根据

振动测量数值，发现201PO、202PO泵驱动端和非驱动端的垂直、轴向振动超标，水平方向振动合格，合格值为≤2.8mm/。参考文献[2]

201PO试验参数：电流43.39A，流量2910m3/h；202PO试验参数：电流42.78A，流量2725m3/h。表1闭式冷却水泵及配套电机参数

Table1Closedcoolingwaterpumpandmotorparameters

型号SM501-570

制造商大连苏尔寿

运行压力0.6MPa

入口温度≤38℃

流量3100m3/h

扬程40m

效率87%

NPSHr6.7m

转速980r/min

3原因分析及解决办法

通常根据整改的难易程度依次寻找存在的问题，具体顺序为离心泵操作的问题-安装的问题-零部件装配的问题。

3.1操作的问题

3.1.1介质水存在杂质

介质水的大量杂质，会堵塞泵入口滤网，造成进水不畅，发生汽蚀，导致振动超标。经检查介质水无杂质，入口滤网干净，说明杂质不是振动超标的原因。

3.1.2汽蚀引起泵异常振动

起泵前多次疏水排气，疏水良好，检查管道连接法兰，无漏点。泵入口压力表P>NPSHr，无汽蚀，可排除此因素。

3.2安装的问题

3.2.1基础松动和软地脚

设备与基础之间的紧固螺栓松动、软地脚，造成基础和设备吸收、传递、隔离振动能力差，引起振动超标。现场检查地脚螺栓，并无松动，塞尺法检查无软地脚，可排除此因素。

3.2.2联轴器对中不合格

此因素是引起振动超标的常见原因，对中不合格，将会产生偏心力，必将引起振动超标。拆开联轴器，对中检查，电机偏高0.31mm，偏右0.15mm，张口合格，调整后，张口和外圆均小于合格值0.05mm。根据基础检查，引起联轴器对中不合格应该是与管道应力有关。

3.2.3管道存在应力

泵进出口与管道连接应力过大，管道下压在泵体上，导致泵体和电机的对中不合格，从而造成振动超标。松开泵进出口法兰螺栓，泵侧靠背轮下降0.10mm，右偏0.12mm。更换两端轴承，回装重新调整对中后，起泵进行振动测量，振动值有所下降，但仍超标，说明此因素不是导致泵振动超标的根本原因。

3.2.4转子质量偏心

对泵进行解体检查，叶轮、口环、进出口流道、轴承等部件无明显划痕，测得泵轴各点跳动小于合格值0.025mm。转子质量偏心会引起水平、垂直方向的振动同时增长，出现突出的1倍频，而实际振动情况为垂直、轴向振动超标，水平合格，无突出1倍频，可排除此原因。

3.3零部件装配的问题

分析2台泵的频谱图，显示共性为唯一突出的6倍频，其他参数正常，闭式冷却水泵为6叶片。

3.3.1泵体喉舌与叶轮间隙不达标。泵体喉舌与叶轮外缘相互干扰所产生的压力脉动，造成叶轮周向受力不均，无法稳定运行，进而引起振动超标。测得喉舌厚度为R8.5mm，需打磨至合格值R5mm。

将喉舌长度打磨成凹形（中间低，两边高），中间最低点打磨约30mm，两边最高点打磨约15mm，打磨完成后回装进行试验验证。

选取工况2790m3/h，测量点位置不变，进行打磨前后振动数据对比，。振动结果是非驱动端轴向振动仍超标，其余各点各方向均合格，且振动值明显下降，说明振动超标与此因有关。

3.3.2轴承端盖间隙过大，轴承及转子会产生轴向窜动，传动不平稳，进而引起振动超标。轴承端盖间隙为-0.50mm，超出合格值0±0.10mm。在轴承端盖处安装垫片，间隙值调整到0.10mm，回装后进行性能试验。

在工况2580m3/h、3000m3/h各测量点振动值均合格，符合《JB/T8097-1999》B级规定的合格值≤2.8mm/s。

相同方法处理101PO，测得101PO轴承端盖间隙值-0.20mm，加装垫片后，测得值为0.05mm。在工况2530m3/h、2800m3/h、3100m3/h各测量点振动值均合格。

4结论

此次两台闭式冷却水泵出现相似的振动超标:泵驱动端和非驱动端的垂直、轴向振动超标，水平方向振动合格，频谱分析显示突出的6倍频。根本原因是轴承端盖间隙过大，次要原因是喉舌与叶轮外缘间隙偏小、泵进出口管道存在应力。引起泵振动超标的原因复杂多样，彼此相互影响，需要根据经验和理论分析，将振动机理分析和实际检测仪器的数据结合起来。通过以上分析及处理，振动超标得到有效解决。

5后续措施

通过对3号机两台闭式冷却水泵振动超标的处理，取得了良好的效果。后对4号机组两台泵进行性能试验，发现存在同样的振动问题，依此方法进行处理，振动值合格。此次振动超标主要是由零部件装配不合格引起，说明设备出厂前质量检查不合格，入厂验收不仔细，现场安装不达标，需加提高监督监察措施。

参考文献：

[1]大连苏尔寿泵及压缩机有限公司.闭式循环泵运行维护手册,2013.

[2]JB/T8097-1999，泵的振动测量和评价方法.北京：机械工业出版社，1999.