摘要：設(shè)備冷卻水泵電機(jī)在空載前，由于不清楚電機(jī)出廠時(shí)軸承潤滑脂的添加量，且經(jīng)過長期靜置后，潤滑脂可能出現(xiàn)變質(zhì)，因此在空載前有必要對(duì)潤滑脂進(jìn)行更換并重新加注至符合要求。文章描述了三門核電設(shè)備冷卻水泵電機(jī)在調(diào)試期間空載過程中發(fā)生的振動(dòng)超標(biāo)和軸承異音缺陷以及缺陷處理過程和再次試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果。

關(guān)鍵詞：三門核電設(shè)備；冷卻水泵電機(jī)；空載缺陷；振動(dòng)超標(biāo)；軸承異音缺陷 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TB114 文章編號(hào)：1009-2374（2015）10-0149-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0925

1 三門核電設(shè)備冷卻水泵機(jī)組概況

浙江三門核電有限公司正在建設(shè)首臺(tái)AP1000機(jī)組，其設(shè)備冷卻水系統(tǒng)是一個(gè)閉式回路的冷卻水系統(tǒng)，該系統(tǒng)在電廠運(yùn)行各階段將核島設(shè)備運(yùn)行發(fā)熱、堆芯衰變熱、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的顯熱傳遞給廠用水系統(tǒng)，并傳遞給最終熱阱——海水。

該系統(tǒng)采用2×100%的設(shè)備冷卻水泵機(jī)組，泵與電機(jī)采用膜片式聯(lián)軸器連接。泵結(jié)構(gòu)型式為臥式水平中開單級(jí)雙吸離心泵，轉(zhuǎn)速為1485r/min，設(shè)計(jì)流量為2491.1m3/h，揚(yáng)程為78m，軸功率為640kW，泵制造廠為大連深藍(lán)泵業(yè)有限公司。電機(jī)為封閉式三相異步電機(jī)，采用空-空-冷方式進(jìn)行冷卻，電機(jī)采用三滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，即是電機(jī)驅(qū)動(dòng)端為深溝球軸承+圓柱滾子軸承，非驅(qū)動(dòng)端采用圓柱滾子軸承，采用潤滑脂潤滑，電機(jī)額定電壓10kV，電流45.5A，頻率50Hz，轉(zhuǎn)速為1485r/min，整機(jī)重量6000kg，制造廠為佳木斯電機(jī)股份有限公司。

2 設(shè)備冷卻水泵電機(jī)調(diào)試空載情況

2014年7月，三門核電正式開始設(shè)備冷卻水系統(tǒng)調(diào)試，首先進(jìn)行A列電機(jī)空載運(yùn)行。脫開電機(jī)與泵聯(lián)軸器，點(diǎn)動(dòng)電機(jī)，確認(rèn)電機(jī)轉(zhuǎn)向正確，之后再次啟動(dòng)電機(jī)，正式進(jìn)行電機(jī)空載試驗(yàn)，運(yùn)行約40min，在此過程中加注軸承潤滑脂并測(cè)量電機(jī)兩端振動(dòng)，測(cè)量結(jié)果如圖1、表1所示：

圖1 電機(jī)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置圖

表1 電機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量（有墊片、底腳螺栓緊固）

（單位：mm/s，要求值2.8mm/s）

工況 1號(hào)測(cè)點(diǎn) 2號(hào)測(cè)點(diǎn)

水平 垂直 軸向 水平 垂直 軸向

定速3min左右 2.71 0.32 / 3.71 0.89 /

穩(wěn)定20min左右 3.52 0.45 0.32 4.90 1.48 0.85

此時(shí)，電機(jī)的4顆底腳螺栓處于緊固狀態(tài)，根據(jù)表1測(cè)量結(jié)果顯示，電機(jī)兩端軸承處的水平振動(dòng)超標(biāo)。為了進(jìn)一步排查振動(dòng)產(chǎn)生的原因，全部松開電機(jī)4顆底腳螺栓，重新啟動(dòng)電機(jī)并測(cè)量振動(dòng)，運(yùn)行約40min，測(cè)量結(jié)果如表2所示：

表2 電機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量（有墊片、底腳螺栓松開）

（單位：mm/s，要求值2.8mm/s）

工況 1號(hào)測(cè)點(diǎn) 2號(hào)測(cè)點(diǎn)

水平 垂直 軸向 水平 垂直 軸向

定速3min左右 1.96 0.83 / 2.11 1.94 /

穩(wěn)定20min左右 2.21 0.73 0.35 2.47 1.00 0.86

由表2數(shù)據(jù)可知，在電機(jī)底腳4顆螺栓全松之后，電機(jī)兩端軸承處的水平振動(dòng)下降明顯。根據(jù)兩次試驗(yàn)情況以及測(cè)量結(jié)果，分析如下：（1）無論電機(jī)底腳的4顆螺栓是緊固還是全松狀態(tài)，從啟動(dòng)最初3～20min后的穩(wěn)定運(yùn)行階段，電機(jī)振動(dòng)處于上升狀態(tài)，可能軸承工作狀況不佳。三門核電設(shè)備冷卻水泵機(jī)組自2012年6月到現(xiàn)場后，電機(jī)長達(dá)2年的靜置，軸承的潤滑脂可能出現(xiàn)變質(zhì)，且不清楚電機(jī)出廠時(shí)軸承潤滑脂的添加量。在兩次的空載試驗(yàn)過程中，電機(jī)兩端軸承均出現(xiàn)刺耳的“吱吱”聲，期間向電機(jī)兩端軸承室加注了少量潤滑脂，聲音正常，利用電子聽診器檢查電機(jī)兩端軸承運(yùn)行狀態(tài)，軸承整體運(yùn)行狀態(tài)良好，但是需要確認(rèn)軸承的潤滑情況；（2）相比于電機(jī)的4顆底腳螺栓處于全松狀態(tài)，底腳螺栓在緊固狀態(tài)下的水平方向振動(dòng)明顯更大，這說明電機(jī)底腳與電機(jī)基座接觸不佳，存在軟腳，由于四個(gè)電機(jī)底腳與基座配合面不在同一個(gè)大平面上，當(dāng)電機(jī)所有底腳螺栓都緊固后，電機(jī)底座產(chǎn)生一定的應(yīng)力，這種應(yīng)力導(dǎo)致電機(jī)殼體微變形，從而導(dǎo)致電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間氣隙不均或磁力中心發(fā)生一定的偏移，從而導(dǎo)致電機(jī)水平方向的振動(dòng)偏大。

3 缺陷處理

根據(jù)上述分析，確定了初步的處理方案，即檢查確認(rèn)軸承潤滑狀態(tài)，測(cè)量并消除電機(jī)軟腳。

3.1 檢查確認(rèn)軸承潤滑狀態(tài)

為了確認(rèn)電機(jī)軸承的潤滑情況，根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端有外置風(fēng)扇，不方便拆卸，現(xiàn)場只打開電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承外蓋檢查，發(fā)現(xiàn)軸承潤滑脂顏色變深（正常為淡黃色）且有微硬化現(xiàn)象，直接加注約500g潤滑脂至軸承室，替換原有的潤滑脂，裝復(fù)軸承外蓋。非驅(qū)動(dòng)端軸承在電機(jī)啟動(dòng)后通過注脂孔加注潤滑脂，并通過排脂孔排出舊的潤滑脂。

3.2 檢查并消除電機(jī)軟腳

電機(jī)底腳布置如圖2所示，全部取出電機(jī)底腳與基座之間的對(duì)中調(diào)整墊片，發(fā)現(xiàn)如下問題：（1）4個(gè)底腳的墊片數(shù)量都在5張以上，1號(hào)底腳和4號(hào)底腳的墊片數(shù)量多達(dá)7張，各墊片上均有不同程度的銹蝕。由此可以判斷，在設(shè)備冷卻水泵機(jī)組安裝對(duì)中階段，墊片數(shù)量過多導(dǎo)致各墊片之間無法形成完全良好接觸，電機(jī)底腳、墊片與基座之間沒有壓實(shí)，尤其是使用銹蝕的調(diào)整墊片；（2）在取出電機(jī)底腳的調(diào)整墊片后，發(fā)現(xiàn)電機(jī)基座表面與電機(jī)底腳接觸部位存在一層油漆，部分油漆層已經(jīng)破裂，進(jìn)一步導(dǎo)致電機(jī)地腳、墊片與基座接觸不良，引起電機(jī)振動(dòng)偏大。

為了消除電機(jī)軟腳，抬起電機(jī)，清除電機(jī)基座表面的油漆并清理干凈，保證后續(xù)測(cè)量的準(zhǔn)確性。在電機(jī)底腳螺栓處于全松狀態(tài)下，先利用塞尺測(cè)量電機(jī)4個(gè)底腳與基座之間的間隙，初步獲得4個(gè)底腳的相互關(guān)系，測(cè)量結(jié)果如表3所示。

圖2 電機(jī)底腳布置圖

表3 電機(jī)底腳與基座間隙測(cè)量（無墊片）（單位：mm）

測(cè)點(diǎn) 1號(hào)底腳 2號(hào)底腳 3號(hào)底腳 4號(hào)底腳

數(shù)值 0.28 0.10 0.09 0.10

根據(jù)表3的結(jié)果顯示，2、3、4號(hào)底腳基本處于同一個(gè)平面，1號(hào)底腳存在明顯的軟腳，根據(jù)計(jì)算，在1號(hào)底腳添加0.20mm的墊片。均勻緊固電機(jī)4顆底腳螺栓，利用百分表通過3緊1松的方法驗(yàn)證1號(hào)底腳添加墊片后的效果，具體操作為架百分表至1號(hào)底腳螺栓附近，指針指在電機(jī)底腳表面，示意圖見圖3，松1號(hào)底腳螺栓，2、3、4號(hào)底腳螺栓保持緊固，觀察百分表讀數(shù)的變化，變化值即是電機(jī)底腳的回彈量，記錄讀數(shù)后緊固1號(hào)底腳螺栓，同樣方法依次進(jìn)行2、3、4號(hào)底腳的測(cè)量，電機(jī)各底腳回彈量見表4。

圖3 電機(jī)底腳回彈量測(cè)量示意圖

表4 電機(jī)底腳回彈量（軟腳處理后）（單位：mm）

測(cè)點(diǎn) 1號(hào)底腳 2號(hào)底腳 3號(hào)底腳 4號(hào)底腳

數(shù)值 0.04 0.05 0.04 0.03

根據(jù)測(cè)量的結(jié)果，4個(gè)電機(jī)底腳的回彈量相差無幾，4個(gè)底腳基本處于同一平面，電機(jī)1號(hào)底腳的軟腳消除，由此可知，本次軟腳消除結(jié)果符合要求。若測(cè)量結(jié)果不能符合要求，則根據(jù)測(cè)量結(jié)果重新計(jì)算并調(diào)整墊片厚度。對(duì)于大、重型的電機(jī)，利用塞尺進(jìn)行初步測(cè)量調(diào)整后再利用百分表驗(yàn)證，可提高處理效率。

3.3 電機(jī)空載

電機(jī)底腳軟腳處理完成后，再次啟動(dòng)設(shè)備冷卻水泵A電機(jī)進(jìn)行空載，運(yùn)行穩(wěn)定后，測(cè)得各點(diǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù)見表5：

表5 電機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量（軟腳處理后、底腳螺栓緊固）

（單位：mm/s，要求值2.8mm/s）

工況 1號(hào)測(cè)點(diǎn) 2號(hào)測(cè)點(diǎn)

水平 垂直 軸向 水平 垂直 軸向

穩(wěn)定

運(yùn)行后 0.35 1.41 0.13 0.52 1.54 0.58

根據(jù)表5結(jié)果，電機(jī)兩端測(cè)點(diǎn)位置的水平振動(dòng)較未處理之前大幅減小，完全符合要求限值，證明電機(jī)底腳存在軟腳和使用不合格的墊片是影響電機(jī)空載振動(dòng)超標(biāo)的主要原因。同時(shí)，在空載過程中對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承室加注潤滑脂，排出舊的潤滑脂，軸承運(yùn)行無異音。

3.4 帶載運(yùn)行

空載結(jié)束后，進(jìn)行電機(jī)與泵的聯(lián)軸器對(duì)中，對(duì)中精度控制在0.05mm內(nèi)。對(duì)中調(diào)整使用完好、無銹蝕、表面平整的調(diào)整墊片，墊片數(shù)量控制在3張以內(nèi)，以減小由于墊片數(shù)量過多導(dǎo)致各墊片之間無法形成完全良好接觸以及電機(jī)底腳、墊片與基座之間沒有壓實(shí)的可能性。帶載運(yùn)行穩(wěn)定后，相關(guān)振動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量見表6：

表6 帶載振動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量（單位：mm/s，要求值4.5mm/s）

測(cè)點(diǎn)

時(shí)間 M1H M1V M1A M2H M2V M2A P1H P1V P1A P2H P2V P2A

9∶20 1.992 1.477 0.423 2.841 0.813 0.626 2.075 1.682 — 1.367 1.431 2.094

9∶24 2.137 1.511 0.505 2.897 0.802 0.723 2.022 1.673 — 1.555 1.555 2.084

9∶33 2.291 1.555 0.396 3.230 0.731 0.735 1.986 1.741 — 1.553 1.566 2.332

備注：M1：電機(jī)自由端；M2：電機(jī)驅(qū)動(dòng)端；P1：泵驅(qū)動(dòng)端；P2：泵非驅(qū)動(dòng)端；H：水平方向；V：垂直方向；A：軸向；N/A：未找到合適測(cè)點(diǎn)；—：不需要測(cè)量。

由表6可知，帶載運(yùn)行后，泵和電機(jī)振動(dòng)測(cè)量均符合要求，空載過程中發(fā)生的缺陷完全消除。

4 結(jié)語

設(shè)備冷卻水泵電機(jī)在空載前，由于不清楚電機(jī)出廠時(shí)軸承潤滑脂的添加量，且經(jīng)過長期靜置后，潤滑脂可能出現(xiàn)變質(zhì)，因此在空載前有必要對(duì)潤滑脂進(jìn)行更換并重新加注至符合要求。在安裝階段，電機(jī)與泵對(duì)中使用不平整、銹蝕的調(diào)整墊片，且墊片數(shù)量過多，導(dǎo)致電機(jī)底腳、墊片與基座之間接觸不良，同時(shí)，未對(duì)電機(jī)的底腳進(jìn)行軟腳測(cè)量及消除，導(dǎo)致電機(jī)空載振動(dòng)超標(biāo)。

良好的處理措施是：（1）調(diào)試期間，電機(jī)啟動(dòng)前檢查軸承潤滑脂質(zhì)量；（2）對(duì)中前進(jìn)行電機(jī)底腳的軟腳測(cè)量；（3）仔細(xì)清理檢查電機(jī)底腳與基座表面；（4）嚴(yán)格管理，把控質(zhì)量，使用質(zhì)量合格的墊片，控制墊片數(shù)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧軍.AP1000核電廠系統(tǒng)及設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2010.

作者簡介：楊安東（1986-），男，重慶人，浙江三門核電有限公司助理工程師，研究方向：水泵維修。

（責(zé)任編輯：蔣建華）