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精密点检在循环水泵故障诊断中的应用

更新时间:2016-07-05

0 概 述

精密点检是指用标准检测仪器、仪表,对设备进行综合性测试或检查。在被检设备未解体状态下,采用特殊仪器、工具或其他特殊方法,测定设备的振动、温度、裂纹、变形、绝缘等状态量,将所测数据,对照该设备的历史运行数据进行比较和分析,以确定被检设备的运行状态。

本研究提示ALDH2 Glu487Lys基因多态性与饮酒行为相关,野生型基因携带者饮酒量明显增加,但这种基因多态性与OSAHS易感性无明显相关,可能需要更多标本量参与及多基因多态性检测来进一步证实我们的研究结果。

开展以振动频谱分析为重点的分析工作,是辅机设备精密点检的重要组成部分。针对某循环水泵多次出现振幅严重超标、泵内有异常噪声等问题,对循环水泵的振动进行了测量和分析,得到了该水泵的实际劣化频率,并通过劣化倾向管理,对水泵的振动进行了跟踪分析,从而获得水泵的劣化趋势和规律。进一步分析了水泵的劣化原因后,通过改进设备的检修工艺,提高了循环水泵运行的可靠性。

1 循环水泵的布置及检修

在某4×600 MW超临界机组的开式冷却系统中,冷却介质为海水。系统中有8台循环水泵,为立式、单级单吸、转子可抽出式斜流水泵,水泵为单支座布置。水泵和电机之间采用刚性联轴器连接。循环水泵的轴较长,设有4个水润滑非金属轴承,分别位于导叶体、轴承支架及填料函体的轴座上,轴承的标准间隙,为0.30~0.55 mm。轴承位置的布置,如图1所示。在循环水泵的泵座上, 设置有3个振速探头,报警值分别设为0.5 mm/s、1.0 mm/s。

图1 循环水泵轴系的导轴承布置

在开式循环系统中,冷却介质为海水。循环水泵吸入口处的压头,随海水潮位的高低而变化,因此,导致循环水泵的电流也相应变化,变化幅度为10~15A。潮位变化对循环水泵电流的影响,如图2所示。

针铁矿能够对重金属离子发生吸附作用,是由于针铁矿表面具有多种活性羟基结构,这些羟基能够与重金属离子发生螯合作用。为进一步表征针铁矿的表面羟基化程度,对针铁矿样品进行酸碱滴定,滴定结果如图8所示。

图2 潮位变化对循环水泵电流的影响

2 循环水泵故障的原因

2.1 导轴承脱落及轴套偏磨

4.3.2 叶轮裂纹的处理

图3 水泵轴套的偏磨状态

更换或修复导轴承、套筒联轴器、导轴承支架及泵轴。按标准要求,调整各零件的装配间隙,同时,做好循泵泵体及转动件的海水防腐工作。经过检修,目前,3A、4A循泵泵座的振动速度,均在0.3 mm/s以下,正常运行已近1年,振动数值以及振动频谱均稳定无变化,确保了循泵长周期的稳定运行。

2.2 叶轮被腐蚀且有裂纹

循环水泵叶轮的材质,为国产合金铸钢件。循环水泵叶轮采用耐酸不锈钢整体铸造成形,由于铸件的晶粒粗大,组织较为疏松,材料中常含有气孔和夹杂。材料中细小的铸造气孔,如图4所示。海水的腐蚀性强,特别是海水中携带了有害的Cl-离子,在不锈钢叶片表面或在叶轮的薄弱部位形成了点状腐蚀。另外,因叶轮表面存在锈蚀和盐垢,当吸收水分后,成为电解质,又对叶轮造成了电化腐蚀。当腐蚀的程度不断加深后,容易在材料上形成疲劳裂纹的源点,最终将在叶轮表面上产生微裂纹。当微裂纹经过海水的长期冲刷,进一步扩展为宏观裂纹。在运行中,叶轮承受多重受力,包括水流冲击力形成的弯曲应力、叶轮旋转产生的拉应力及水流产生的激振力。由于应力的存在,将导致叶片的断裂。

图4 材料断面上的细小铸造气孔

3 精密点检的内涵

开展精密点检工作的重点,是测定设备的振动、温度、裂纹、变形、绝缘等状态量,将状态量对照标准和历史记录进行分析和比较,以判别设备的运行状态。通过对设备的运行管理,寻找设备运行趋势和规律,得到合理的设备运行参考值,实行预知检修,从而将设备故障消除在萌芽状态,提高了设备的可靠性,降低了设备的维修频次。消除设备故障的最佳周期,如图5所示。

图5 消除设备故障的最佳周期

4 精密点检及应用实例

为确保循环水泵较长周期的正常运行,需合理安排设备检修的周期。针对循泵振动的劣化过程进行分析,才能找到循环水泵劣化的根源。在循泵运行过程中,监测振动的数值为矢量叠加量,同样,振动数值也反映了循泵内部的运行状态。根据精密点检的要求,采集了6台循环水泵的振动频谱数据。6台循泵的特征振动频谱,如表1所示。

表1 机组循环水泵的特征振动频谱

循泵序号测量时间数值/(mm·s-1)特征频谱值/(mm·s-1)25Hz20Hz82.5Hz87.5Hz7.5Hz1A循泵10:150.30.070.150.14//1B循泵10:160.20.15////2A循泵10:170.30.220.07///3A循泵10:180.40.19///0.073B循泵10:180.60.450.19/0.13/4A循泵10:190.40.42/0.080.100.08

由表1数据可知,3B循泵的振动值较大,已超过报警值0.5 mm/s,其中,1B泵座的振动幅度最小,且无杂项分量,运行最为稳定。

按照国家教育层次高职是介于中职和本科之间的一个层次。从目前来看中职着重于动手能力,而本科着重于理论,不过随着一批本科院校转向应用性本科,本科也开始注重学生的技能。理论上高职生是应该掌握一定的技能知识和理论知识,但实际情况是高职生是既无扎实的理论也无可靠的操作技能,处境比较尴尬。这也迫使高职教育不得不改革,适应环境的变化要求。

该厂循泵的设计转速370 r/min,在工频运行时,频率约为6.1 Hz。循泵的叶轮有4个叶片,25 Hz时的频谱分量为4倍频,在该频率,6台循泵均存在振动分量。在6台循泵中,有2台水泵(3B、4A)的4倍频分量较大,循泵受到进水的冲击力较大,使循泵吸入喇叭口的导流体受到冲击,因此造成了水泵零件的磨损。有时,叶轮的动不平衡不佳,也会导致零件的磨损。所以,如发现25 Hz的倍频分量较大,就需要核查循泵叶轮的动平衡状态,同时,检查循泵吸入喇叭口处导流体零件的磨损情况。根据表1数据,在20 Hz、82.5 Hz、87.5 Hz、7.5 Hz时,可发现水泵振幅中存在着杂项分量。

在施工过程中,桩基运用逐渐增多。在这种情况下,桩基质量问题也逐渐凸显,进而严重影响了施工质量。通过对已有民用建筑项目工程中桩基质量问题的总结发现,桩基质量问题主要包括:桩头破裂、桩身断裂、桩身破损以及承载力不足等。其中,桩头破损和桩身破损是常见的桩质量问题。除了以上问题,桩基质量问题还包括桩顶不平和桩长度不够等。总之,桩基质量问题的存在对桩基础有重要的影响,因而,应对桩基质量给予高度重视。因此,加强对民用建筑地基和桩基础施工技术的质量控制十分关键[2]。

4.1 电机轴承振幅及分析

对叶轮进行无损探伤,对已发现的裂纹进行挖补,采用激光冷焊处理,并对叶轮进行高速动平衡检测,偏差不能超过50 g。

图6  4A循泵电机上轴承20 Hz振动分量变化情况

4.2 泵座水流方向上的振速

4.3.3 按标准安装

表2 3A循泵的振动频谱

测量时间数值/(mm·s-1)特征频谱值/(mm·s-1)25Hz20Hz82.5Hz7.5Hz13.10.300.40.19//0.0713.11.040.50.270.290.320.2113.11.150.60.380.37/0.1313.11.270.80.270.530.27/13.12.101.00.390.54//13.12.301.00.180.720.66/14.01.081.00.280.71//14.03.041.90.451.75/0.39

根据3A、4A循泵的检修情况进行分析,循泵外筒体以及转子部套的水平偏差较大,进水侧较高,约为0.11 mm/m,将进水侧与出水侧相比,高出了0.22 mm,零件的同心度也较差,折算到导叶体导轴承处轴系中心单侧的偏差,约为0.44 mm。在循泵导轴承b处,轴系中心单侧的偏差,约为0.23 mm,达到了导轴承间隙的上限。当循泵调整回装后,开机运转就会产生偏磨。为此,重新调整循环水泵筒体的水平位置,使循泵外筒体的水平偏差小于0.05 mm/m,然后将外筒体垂直安装到位。

4.3 检修方法及效果

4.3.1 外筒体的水平调整

TANG Shi-jie, LIU An-wei, MA Chong, XU Wei-dong, SUN Ying-hao, XU Chuan-liang

由表2数据可知,当振幅值达报警值时,振动的频率集中在20 Hz、82.5 Hz等分量的增长上。对3A循泵解体检查,发现确实存在叶轮裂纹及导轴承偏磨等问题。

本文参照药典中千里光对该碱的检查要求,制定UPLC-MS法检测感冒消炎片中阿多尼弗林碱的含量。结构式见图1。

企业管理要以人的全面发展为核心,要做到知人善用。一个好的企业应该要尊重员工、信任员工、理解员工、关怀员工和激励员工。同时也要做到用其所长、用其所愿、用其所思、用当其时、用当其位。

对照近8年的水泵故障检修记录,均能发现,每当泵座的振速超过1.0 mm/s,且水泵电机轴承的振幅达到150 um时,水泵都会发生故障。将水泵解体后,可发现导轴承、轴套存在严重的磨损情况,而且,还存在水泵导叶体处的导轴承脱落,导轴承支架b处的轴套偏磨严重等情况。轴套偏磨的角度,为同一角度。水泵轴套的偏磨状态,如图3所示。

在2013年11月,经该月的监测发现,4A循泵的振动速度为1.0 mm/s,已达报警值。同时,发现20 Hz的分量有突增,其他高频分量也有略增的情况,振幅的变化趋势,如图6所示。停运4A循泵进行检修,发现发生故障的主要原因,是叶轮有裂纹和导轴承的偏磨,叶轮存在较大的质量不平衡。因此,重新对叶轮进行动平衡试验,在叶轮某侧增加重量,约2 500 g。

在2014年3月,发现3A循泵的振动较大,电机轴承的振幅,已达200 um。停泵进行检修,发现3A循泵的振动,主要发生在水流的进出口方向上,振幅随时间的推移逐渐增大。为此,定期采集了3A循泵的振动数据。3A循泵的振动频谱,如表2所示。

造成轴套偏磨及导轴承脱落的主要原因,是安装泵体的同心度不佳。在泵轴的运行过程中,泵轴套及导轴承的受力,为单侧受力。随着运行时间的推移,轴套与导轴承之间的配合间隙因磨损而不断增加,从而引发了水泵振动。在磨损加剧的同时,摩擦阻力也在不断增加,使导轴承等联接螺栓被振松或脱落,甚至被直接剪断,造成了比较严重的后果。

5 结 语

根据检修实例可得出结论,从循泵安装至发生运行劣化,必然伴随20 Hz振动分量的变化,产生分量变化的根本原因,是叶轮在长期运行中产生了微小裂纹,导致了叶轮质量的不平衡,并引起循泵导轴承处的磨损加剧,各零件的配合间隙变大,进而引起循泵的振幅进一步加大。

在循泵运行过程中,定期采集循泵的振动频谱,按照精密点检的分析方法,不断摸索控制指标及劣化发展的周期,根据分析后数据,制订合理的循泵检修周期,提高循泵的可靠性,实现循泵的预期状态检修。

作者贡献声明 邹文军:收集数据及撰写论文;参与选题、设计及资料的分析和解释;修改论文中关键性结果、结论;根据编辑部的修改意见进行核修。武志峰、张洁:参与选题、设计和修改论文的结果、结论。孟小妹、陆水:收集数据,参与资料的分析和解释

参考文献:

[1] 陈江,沙德生.火电厂设备精密点检及故障诊断案例分析[M]. 北京,中国电力出版社 2010.

[2] 叶伟东.循环水泵振动大原因查找及处理[J].电力安全技术2010,12(1):47-48.

[3] 郭延秋.大型火电机组检修实用技术丛书[M]. 北京,中国电力出版社 2003.

[4] 胡大千,孙忠志.核电厂海水循环泵组振动分析及处理[J].水泵技术2012(1):40-43.

徐升
《电站辅机》 2018年第01期
《电站辅机》2018年第01期文献

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