CPR1000核级立式泵驱动电机故障诊断与处理

CPR1000核级立式泵驱动电机故障诊断与处理

周利曹中秋

中广核工程有限公司辽宁大连116319

摘要：红沿河核电一期核级立式泵，首次实现国产化，在调试期间多次发生驱动电机振动超标事件。本文选取安全壳喷淋泵驱动电机振动超差诊断与处理实例，提出了电机故障诊断的一般方法及处理措施，对后续相同或相似设备的电机故障诊断与处理具有一定的借鉴价值。

关键字：立式泵；驱动电机；故障诊断

1综述

红沿河核电一期核级立式泵包括RIS低压安注泵、EAS安全壳喷淋泵（以下简称“喷淋泵”）等，首次实现国产化，在调试试验阶段多次发生电机振动超差现象，给现场安装、调试及后续运行带来了一定的困扰。本文选取其中一台喷淋泵的振动超差故障处理实例，着重探讨国产化核级立式泵组电机振动超差分析与处理的一般方法。

1.1设备参数介绍

喷淋泵的筒体安装在地坑中，叶轮为离心式单吸叶轮，泵设有导叶，入口和出口在同一水平面上且相差900；电机为立式电动机，通过设备冷却水冷却。其机组外形图如图1所示。其中，图右①为电机基础座、②为电机支撑板、③为电机底座。

1.2电机振动超差诊断及处理原则

引起电机振动的原因很多，根据振动产生的原理，大致分为两类：（1）电磁方面原因，如电路中参数不平衡、磁吸力不平衡，以及受谐波磁通的影响、磁路中心线偏移等；（2）机械方面原因，如转子动平衡不好、轴承不良、转轴弯曲，以及端盖的静止部分和转轴异常接触、电动机安装地基不平、安装不到位、紧固件松动等。其中，机械方面的原因是造成振动超差的主要原因。

根据电机的制造安装分类，电机的振动可分为两类：（1）制造及装配产生的振动，如电机定子、转子及间隙的制造偏差，装配的误差等；（2）现场安装造成的原因，如基础灌浆空洞、基础板及底板水平度超差、联轴器安装配合偏差、地脚螺栓松动等。

2喷淋泵驱动电机振动超差诊断实例

2.1一次电机振动超差事件描述

红沿河项目一期工程一台喷淋泵在首次电机空载试验中，使用手持式测震仪测量电机机壳的轴向、径向振动，20分钟内其水平方向振动值从0.5mm/s上升4.7mm/s，且未有下降趋势；垂直方向振动值稳定在1.8mm/s左右。根据GB10068-2008电机振动速度不超过2.8mm/s的标准，电机振动严重超差。具体振动测量值分布见表2：

根据电机振动分布值，其超差发生在水平方向，且相对稳定在固定值，首先应排除电气因素。为进一步验证该判断，现场对电机的电源、接线进行检查，并测量电机的三相直流电阻两相之间检查值大概为1.7Ω，三相直流电阻平衡，均可判断没问题。在电机断电停机的情况下，其振动情况也无明显减小现象，可初步判断电机的振动不是电气故障导致，为更明确非电气因素故障导致振动，进一步对电机的绝缘进行检查。测量电机的绝缘因素，测量值为12.0GΩ/2.5KV，满足电机的绝缘值≥13.2MΩ/2.5KV的要求，因此，排除电机绝缘因素的影响。

同时，在整个测振过程中，未发现异响及其他目视异常，手动对电机盘车，轴转动自由且无卡涩、上下部端盖处无异响，电机的轴承及与端盖的接触正常，初步判断非机械装配原因造成的。为进一步验证该判断，现场拆解电机，检查电机的定子，无弯曲异常现象，测量电机的气隙，测量值为2.26mm，与要求值2.3mm相差不大，因此电机气隙因素对电机振动的影响不大。此外，现场还检查了工厂电机转子的动平衡试验报告及报告，转子的动平衡精度等级高于GB/T9239标准中G2.5级的规定。具体参数见表3：

因此，可断定电机的振动超差与电机本身的电气及机械装配无太大关系，电机振动超差可能来源与安装阶段，需要对安装相关的影响因素逐一排查。

2.2安装影响因素诊断

安装影响因素，是指安装阶段发现或发生，包括设备制造缺陷、安装（累计）误差及安装错误等，而非单一安装部门的责任因素。检测的方法，包括底板、支撑板、联轴结上端面水平度检测，泵组对中及检测（含消瘸腿）、紧固螺栓检测、接触间隙检测等。

2.2.1电机基础板土建灌浆因素分析

现场检查电机基础座灌浆情况，发现基础底板与混凝土灌浆部位存在局部的孔洞（具体见图2），是由于在二次灌浆时由于底板与混凝土毛面空间小，混凝土未均匀渗透。孔洞会导致底板的固定不牢固，电机旋转时底板固定不牢固产生震动，并通过电机基础板和支撑板传导至电机，导致电机的震动超差。反过来,基础座与混凝土的间隙会扩大电机的震动，电机的微小振动传导至基础板，从而使基础板与混凝土面产生共振现象，并且振动会越来越大，导致电机的振动扩大，以致超差。

二次灌浆产生的孔洞作为电机振动超差的重要影响因素，往往通过肉眼无法检测，需要借助锤子敲击等辅助手段判断，应引起足够的重视。这就要求，严格控制泵、电机底板二次灌浆质量，确保灌浆过程中充分排气，以免造成孔洞。同时，在设备正式就位前，增加锤子敲击、漏光检测等预防性检查工序。

2.2.2基础板及支撑板的水平度因素

随后对各支撑板、底板水平度进行了测量检查，发现支撑板的水平度0.16mm/m，超出安装技术要求中规定的0.10mm/m标准，且支撑板一个角翘起（未完全与泵底板接触），用手电筒照射，并发现有明显的漏光现象。其水平度超差可能由于制造的水平度存在误差、多次吊装支撑板导致板体变形及安装未调整水平多种因素导致。撑板的一个角翘起，则由于支撑板的变形及在安装过程中未用垫片调整所致。为此，需要对支撑板的上部止口面重新机加处理，使平整度达到0.05mm/m，已满足标准。

在分析了上述影响喷淋泵的电机振动超差的电气、装配、制造及安装因素并对各个因素进行消除达到要求后，对电机再次空载试验，其X向振动稳定在0.7mm/s，Y向振动稳定在1.0mm/s，Z向振动稳定在0.8mm/s，且无增长趋势振动合格。

2.2.3部件共振因素

其他需要补充说明的是，在电机转动的过程中，还可能存在共振现象，各部件、基础、管路等频率，任意多个之间可能存在关联，从而造成电机振动超差。喷淋泵在振动超差处理工程中，曾通过在电机冷却水箱设置可调支架的方式，有效消除了部件共振导致的电机超差现象（图5），可作为重要的范例参考。

3结论

电机振动超差可能来源于制造、装配及安装等各个阶段，需要参照上述电机振动超差故障诊断及处理的办法进行逐一研判，根据实际状况进行针对性处理。

当然，预防与过程控制是处理电机振动超差的源头性和关键性工程，在恪守程序、标准的基础上，要针对性地关注上述可能出现问题的环节，不仅对国产化核级立式泵组安装有直接的借鉴意义，更对其他机组类似问题的处理有相当的现实指导意义。

参考文献：

[1]陈克兴，李川奇，设备状态检测与故障诊断技术，北京：科学技术文献出版社，1991

[2]沈标正，电机故障诊断技术，北京：机械工业出版社，1996

[3]吕锋，王秀青.电机设备故障诊断技术的新进展，上海海运学院学报，2001，22(3):1-4

作者简介：

周利（1972—），男，湖北人，大学本科，从事核电站施工管理工作