趙建新

（沙角C電廠，廣東東莞 523936）

1 概述

南方某燃煤發(fā)電廠新安裝的工業(yè)系統(tǒng)采用三臺(tái)水泵并聯(lián)布置，用戶為消防水源備用、地面沖洗、鍋爐水封補(bǔ)水、沖渣等之用。設(shè)計(jì)工作點(diǎn)的流量258 m3/h，揚(yáng)程130 m，匹配電機(jī)160 kW，轉(zhuǎn)速度2 980 r/min，泵效率為78%，運(yùn)行方式為一用二備。近年來由于不斷進(jìn)行環(huán)保改造，系統(tǒng)設(shè)備增加，用水量持續(xù)增大，特別是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生清潔用水時(shí)段峰值疊加，改變?cè)瓉碓O(shè)計(jì)的最大用水量，系統(tǒng)的用水量變化導(dǎo)致泵工作點(diǎn)嚴(yán)重偏移，造成泵軸功率過載損壞軸承。通過測(cè)量、軸功率計(jì)算、頻譜采集等量化分析了該泵頻繁損壞根本原因，重新根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律和要求，優(yōu)化運(yùn)行方式進(jìn)行徹底解決[1]。

2 故障現(xiàn)象描述

三臺(tái)工業(yè)水泵布置于地下泵房負(fù)3米標(biāo)高，入口水池長(zhǎng)期保持5米液位，2017年底3臺(tái)泵新安裝相繼投入運(yùn)行。A工業(yè)水泵11月28日出現(xiàn)故障，發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端軸承超溫?fù)p壞，12月10日，運(yùn)行中的B工業(yè)水泵又出現(xiàn)故障，運(yùn)行值班人員發(fā)現(xiàn)軸承冒煙，伴隨有異常響聲音，停泵進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端軸承與A泵損壞情況相同，均是非驅(qū)動(dòng)端軸承超溫?fù)p壞，如圖1所示。點(diǎn)檢人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)唯一臺(tái)能正常運(yùn)行的C工業(yè)水泵進(jìn)行軸承溫度測(cè)量，發(fā)現(xiàn)有超溫情況。查詢了設(shè)備管理管理臺(tái)帳記錄的潤(rùn)滑油品、聯(lián)軸器對(duì)中等數(shù)據(jù)均未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致軸承損壞的因素。

為準(zhǔn)確找到工業(yè)水泵軸承損壞的原因，12月16日對(duì)現(xiàn)場(chǎng)僅有一臺(tái)運(yùn)行中的C泵采集了振動(dòng)頻譜[2]，通過對(duì)采集的頻譜分析發(fā)現(xiàn)，雖然整體的振動(dòng)尚處于許可范圍，最大的振動(dòng)為1.8 mm/s，頻率為99.3 Hz，但同時(shí)伴隨有故障初期的高倍頻振動(dòng)信號(hào)[3]，149 Hz、198.6 Hz、248.3 Hz、298 Hz等均有明顯的峰值。如圖2所示。

圖1 非驅(qū)端泵軸損壞

圖2 C泵非驅(qū)端泵頻譜

3 故障根源分析

根據(jù)軸承及泵軸損壞的情況看，排除了軸承質(zhì)量、運(yùn)行維護(hù)等方面的因素，泵廠家反饋該泵其他用戶使用情況良好，未出現(xiàn)過連續(xù)損壞的現(xiàn)象。從運(yùn)行中的C泵采集的頻譜中顯示有故障初期特征信號(hào)[5]，考慮從系統(tǒng)的匹配方面著手分析。

根據(jù)系統(tǒng)用水量的情況，抽樣測(cè)量了有代表性的時(shí)間段內(nèi)單泵運(yùn)行時(shí)全天的用水流量，分布情況如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)全天用水趨勢(shì)

根據(jù)用水流量曲線發(fā)現(xiàn)，有兩個(gè)時(shí)間段流量超過泵的額定值，存在過載荷的情況。測(cè)量的最大流量368 m3/h，出口壓力表顯值為8 bar，該流量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的效率60%。

軸功率計(jì)算如下：

η泵——60%，為泵廠家提供對(duì)應(yīng)非設(shè)計(jì)工況流量效率。

（1）原設(shè)計(jì)工作點(diǎn)軸功率

根據(jù)計(jì)算可知，實(shí)際運(yùn)行中存在軸功率超過設(shè)計(jì)值的情況。泵軸傳遞的軸功率頻繁交變?cè)龃?，特別是快速大流量變化，軸承受的軸向推力及振動(dòng)隨之增加，從采集的頻譜可以得到驗(yàn)證。該工業(yè)水泵的損壞為系統(tǒng)用水量偏大，導(dǎo)致泵軸過載損壞。

4 解決方案及實(shí)施效果

綜合考慮系統(tǒng)穩(wěn)定需要，提出解決方案是將一用二備運(yùn)行方式改為二用一備方式，在不改變?nèi)魏蜗到y(tǒng)設(shè)備的情況下限制單泵的最大出力在額定出力以內(nèi)，確保泵的運(yùn)行工作點(diǎn)處于最佳效率區(qū)[6]，同時(shí)提高了系統(tǒng)用水的可靠性。

圖4 優(yōu)化運(yùn)行后非驅(qū)端泵頻譜

經(jīng)解體泵軸并更換軸承后重新安裝到系統(tǒng)中投入運(yùn)行，新的優(yōu)化后的運(yùn)行方式設(shè)計(jì)任一臺(tái)泵跳閘或停運(yùn)時(shí)，及時(shí)開啟備用泵。

如圖4所示，經(jīng)一個(gè)多月的運(yùn)行驗(yàn)證和振動(dòng)頻譜采集分析，振動(dòng)的1X頻，2X頻峰值等均有了較大的減少[7]，泵運(yùn)行平穩(wěn)，系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，確保了全廠各用戶的供水可靠性，優(yōu)化后運(yùn)行一直良好，未再出現(xiàn)軸承燒壞故障[8]。該泵軸承頻繁損壞的解決可為其他同類故障原因分析和處理提供一定的借鑒。