摘要:鍋爐給水泵是火力發(fā)電廠(chǎng)中最重要的熱力設(shè)備之一，其配套電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行若干年后，轉(zhuǎn)子發(fā)生軸向竄動(dòng)。本文介紹了給水泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生軸向竄動(dòng)的現(xiàn)象及其危害，以及在消除軸竄的措施中所做的大量工作，經(jīng)過(guò)不懈努力，最終采用加裝止推裝置的方法，從而徹底解決電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向竄動(dòng)問(wèn)題。
　　
　　關(guān)鍵詞：鍋爐給水泵、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、軸向竄動(dòng)、止推裝置
　　
　　前言：
　　上海石化熱電事業(yè)部#1裝置#0～#4汽輪機(jī)組總裝機(jī)容量為225MW，配有8臺(tái)給水泵，其中#3～#8給水泵型號(hào)為DG270-140B，配套YK2000-2/990三相高速籠型異步電動(dòng)機(jī)，功率2000KW，泵和電機(jī)分別為沈陽(yáng)水泵廠(chǎng)和沈陽(yáng)電機(jī)廠(chǎng)制造生產(chǎn)，采用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器連接，設(shè)備分別于91～94年間投入運(yùn)行，至1999年，幾臺(tái)泵逐步出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)問(wèn)題。
　　一、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子支承結(jié)構(gòu)及其工作原理
　　電動(dòng)機(jī)采用二個(gè)滑動(dòng)軸承（#3、#4）支撐轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子軸徑的軸向端面與滑動(dòng)軸承兩側(cè)的軸向端面(以下簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)靜兩端面)之間，留有3～5mm的軸向間隙，且兩側(cè)回油間隙基本相同，在轉(zhuǎn)子在軸瓦上已定位情況下，調(diào)整定子磁場(chǎng)中心與轉(zhuǎn)子鐵芯幾何中心一致，此時(shí)，轉(zhuǎn)子運(yùn)行位置就是調(diào)整位置，動(dòng)靜之間不會(huì)發(fā)生摩擦。軸承結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
　　電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)力的作用下，穩(wěn)定在磁場(chǎng)中心運(yùn)行；當(dāng)電動(dòng)機(jī)失電后，轉(zhuǎn)子在沒(méi)有磁場(chǎng)力作用下，在惰走時(shí)段內(nèi)根據(jù)自身水平度向水平度低一端移動(dòng)。

　　轉(zhuǎn)子正常位置圖
　　二、電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向竄移造成電機(jī)及泵故障的介紹
　　1、1999年8月上海石化熱電事業(yè)部#7給泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行中向電機(jī)側(cè)竄移過(guò)大。解體發(fā)現(xiàn)：電機(jī)側(cè)軸端保護(hù)罩頂出，電機(jī)軸瓦（#3、＃4瓦）軸頸處磨損嚴(yán)重，軸瓦鎢金都燒熔在軸徑上，軸承檔R角磨損；泵側(cè)推力瓦塊鎢金全部燒熔，第十級(jí)葉輪導(dǎo)葉出現(xiàn)裂縫，其他動(dòng)靜部件均有不同程度的磨損；泵與電動(dòng)機(jī)靠背輪的間隙達(dá)到23mm，聯(lián)軸器彈性圈全部損壞。
　　轉(zhuǎn)入大修投運(yùn)后一年，轉(zhuǎn)子再次出現(xiàn)軸竄且情況更嚴(yán)重。其#3瓦一側(cè)軸向端面磨去5mm，而且磨損下來(lái)的殘余鎢金燒熔在下軸瓦表面上，燒熔面近1/2，下軸瓦表面有裂縫長(zhǎng)約15mm，軸瓦無(wú)法修復(fù)，#4軸瓦情況與#3軸瓦基本相似，檢查電機(jī)軸向竄動(dòng)超標(biāo)，達(dá)到10mm以上。
　　2、2003年1月16日，上海石化熱電事業(yè)部#8給水泵啟動(dòng)后15分鐘不到，發(fā)現(xiàn)#4瓦冒出白煙，緊急停泵。解體后發(fā)現(xiàn)，電機(jī)#4瓦嚴(yán)重?zé)�熔，其金屬燒熔軟化受擠壓變形外溢，在主軸上新增一個(gè)高、寬各約3mm的環(huán)形凸圈（見(jiàn)示圖2和現(xiàn)場(chǎng)照片）；泵與電動(dòng)機(jī)靠背輪聯(lián)軸器彈性圈全部損壞，泵側(cè)推力瓦塊烏金損壞，所幸當(dāng)時(shí)運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)及時(shí)，避免了惡性事故的發(fā)生。
　　3、上海吳涇電廠(chǎng)#6給泵在電機(jī)定子調(diào)整磁中心后投運(yùn)，不久就察覺(jué)水泵負(fù)荷下降，電流逐漸上升，直至電流接近高限值時(shí)停泵，停泵時(shí)惰走時(shí)間極短并且有急煞現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)解體水泵和電機(jī)等部件，發(fā)現(xiàn)情況如下：電機(jī)轉(zhuǎn)子向后竄移，#3、4軸瓦端面全部磨損，且已磨至軸承體（鑄鐵材質(zhì)）；泵體部分推力瓦平衡塊全部損壞，水泵動(dòng)靜已磨擦。因泵轉(zhuǎn)子受力平衡因電轉(zhuǎn)子額外軸向力的介入發(fā)生破壞，推力瓦塊逐漸磨損后，最終導(dǎo)致水泵動(dòng)靜摩擦，整個(gè)過(guò)程必然是水泵負(fù)荷逐漸下降，電流逐漸上升，惰走時(shí)因動(dòng)靜已發(fā)生摩擦所以有急剎車(chē)現(xiàn)象，致使大修后的水泵，在使用不到1個(gè)月后就嚴(yán)重?fù)p壞。
　　由于給水泵電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生軸竄，最終是影響給水泵的正常運(yùn)行，甚至造成設(shè)備損壞，因此必須設(shè)法消除軸向竄動(dòng)。
　　三、影響電轉(zhuǎn)子軸竄的因素分析
　　影響電轉(zhuǎn)子軸竄的因素主要是以下幾個(gè)方面：
　　1、電轉(zhuǎn)子水平度。
　　該觀點(diǎn)認(rèn)為電動(dòng)機(jī)前后軸承水平度存在偏差，轉(zhuǎn)子運(yùn)行中根據(jù)重力自行滑向低位端，從而產(chǎn)生軸竄。上海石化熱電事業(yè)部#7給泵電動(dòng)機(jī)曾在檢查中發(fā)現(xiàn)定子在軸承處水平度超標(biāo)：前軸承0.015mm，后軸承0.07mm，隨即將轉(zhuǎn)子軸承檔水平調(diào)整到各為0.01mm，啟動(dòng)后電機(jī)軸先往電機(jī)側(cè)竄，后往泵側(cè)竄，一直在不停游動(dòng)，說(shuō)明不了那一側(cè)有高低；我們還將轉(zhuǎn)子竄向側(cè)（認(rèn)為位置低側(cè)）人為墊高，誰(shuí)知運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)子向墊高側(cè)移動(dòng)。這個(gè)觀點(diǎn)就隨即被否定了。
　　2、測(cè)量調(diào)整電機(jī)軸向磁場(chǎng)中心。
　　該觀點(diǎn)認(rèn)為，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子竄動(dòng)是因?yàn)槎ㄗ哟艌?chǎng)中心（定子鐵芯幾何中心）與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)中心（轉(zhuǎn)子鐵芯幾何中心）不吻合，造成運(yùn)行中轉(zhuǎn)子向定子磁場(chǎng)中心移動(dòng)，表現(xiàn)為運(yùn)行中轉(zhuǎn)子發(fā)生移動(dòng)。
　　該觀點(diǎn)得到大多數(shù)人的贊同，我本人也贊同這個(gè)觀點(diǎn)。但定子、轉(zhuǎn)子鐵芯幾何中心在制造出廠(chǎng)后就已固定，為何剛開(kāi)始安裝時(shí)轉(zhuǎn)子不發(fā)生竄動(dòng)而要到運(yùn)行多年后再發(fā)生竄動(dòng)？這個(gè)問(wèn)題一直困擾我們，是否電機(jī)運(yùn)行多年后雖然鐵芯幾何中心未變，但實(shí)際因內(nèi)部零件松動(dòng)引起磁場(chǎng)中心發(fā)生改變？電機(jī)制造廠(chǎng)家也無(wú)從解釋。我們?cè)诙ㄞD(zhuǎn)子上做了相關(guān)電氣試驗(yàn)，也沒(méi)有看出端倪。
　　3、軸對(duì)中。
　　軸線(xiàn)對(duì)中不良是造成轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)的原因之一。軸線(xiàn)對(duì)中有兩種情況：平行對(duì)中，角度對(duì)中，這兩種不對(duì)中情況，都能使聯(lián)軸器在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生軸向分力，從而引起軸向竄動(dòng)。從溫度上考慮，對(duì)中還應(yīng)分為冷態(tài)對(duì)中和熱態(tài)對(duì)中，當(dāng)設(shè)備達(dá)到熱平衡后，其中心軸線(xiàn)都有不同的變化，若熱態(tài)時(shí)軸線(xiàn)不對(duì)中，則要產(chǎn)生較大的軸向力，因而在安裝時(shí)，要通過(guò)冷態(tài)對(duì)中運(yùn)行后，校準(zhǔn)熱態(tài)時(shí)的對(duì)中精度，以此為準(zhǔn)，完成安裝對(duì)中工作。但實(shí)際每次檢修調(diào)整，我們都將軸對(duì)中精心調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)內(nèi)，每次都沒(méi)有效果，所以我們將它排除在原因外。
　　4、電機(jī)定轉(zhuǎn)子空氣間隙。
　　電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子除了有軸向幾何中心對(duì)齊外，還有徑向?qū)χ袉?wèn)題，這就是空氣間隙。空氣間隙電動(dòng)機(jī)廠(chǎng)家會(huì)給一個(gè)安裝標(biāo)準(zhǔn)，一般調(diào)整在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)就能保證正常使用，我們每次都調(diào)整到要求的下限，也沒(méi)有效果。另外，為何剛開(kāi)始安裝時(shí)調(diào)整在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)不發(fā)生竄動(dòng)而若干年后卻要發(fā)生竄動(dòng)，如果真有問(wèn)題，為何在定轉(zhuǎn)子試驗(yàn)中反映不出？這問(wèn)題同樣困擾著我們。
　　在上訴因素中，本人傾向于電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)中心或空氣間隙出現(xiàn)問(wèn)題，其中更傾向是電機(jī)磁場(chǎng)中心問(wèn)題，但苦于現(xiàn)有知識(shí)和檢驗(yàn)裝備等的限制，無(wú)法做出進(jìn)一步的鑒定。
　　四、解決電機(jī)軸向竄移的措施
　　從1999年給水泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生軸向竄動(dòng)開(kāi)始，至2003年間，為解決電轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)問(wèn)題，我們邊分析原因邊排除，在裝置的故障泵上，檢修、搶修不下6次，大修2次，花了很多人力物力，做了大量工作。如：將故障泵電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)鑿去，重新澆筑混凝土，找水平，排除基礎(chǔ)水平度超差、基礎(chǔ)疏松等問(wèn)題；在每一次的安裝中，我們精調(diào)#3、#4滑動(dòng)軸承水平度，排除軸承水平度問(wèn)題；精調(diào)泵與電機(jī)軸對(duì)中，排除軸對(duì)中問(wèn)題；精確測(cè)量并調(diào)整電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子空氣間隙、磁場(chǎng)中心，檢查定、轉(zhuǎn)子是否有零部件松動(dòng)，定、轉(zhuǎn)子耐壓試驗(yàn)，甚至將電轉(zhuǎn)子更換等等，凡是我們認(rèn)為會(huì)引起故障可能的地方，都進(jìn)行了仔細(xì)、全面的檢查。期間還咨詢(xún)水泵和電動(dòng)機(jī)制造廠(chǎng)家、同行業(yè)用戶(hù)單位，分析原因、制定措施并做了大量試驗(yàn)，一直無(wú)法徹底解決，設(shè)備每次安裝后投運(yùn)，短的三個(gè)月，長(zhǎng)的不超過(guò)一年，又會(huì)出現(xiàn)同樣問(wèn)題。
　　在萬(wàn)般無(wú)奈的情況下，我們決定在電轉(zhuǎn)子上加裝止推裝置，并一舉解決困繞三年的難題。
　　止推裝置，顧名思義就是防止轉(zhuǎn)子移動(dòng)的裝置，它有平衡盤(pán)、正反推力瓦塊、推力軸承室等組成，根據(jù)轉(zhuǎn)子上平衡盤(pán)與某一方向推力瓦塊間形成的油壓，來(lái)平衡轉(zhuǎn)子軸向力，防止轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)。
　　具體措施為：在電動(dòng)機(jī)#4軸瓦的外側(cè)，加裝推力軸承室，在電轉(zhuǎn)子靠#4軸瓦端加工成平衡盤(pán)，平衡盤(pán)安裝位置處于推力軸承室中間，兩邊各放置數(shù)塊推力瓦塊（瓦塊數(shù)量、面積根據(jù)油壓和所承受的推力來(lái)計(jì)算決定），從潤(rùn)滑油總管上接一路φ14進(jìn)油管進(jìn)入推力軸承室。電機(jī)組裝時(shí)，通過(guò)推力軸承的調(diào)整軸套，將轉(zhuǎn)子軸頸的軸向中心調(diào)整至軸瓦的軸向中心，從而使軸瓦兩側(cè)的軸向間隙間距基本相等。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖三。

　　2002年12月3日，#7給水泵加裝止推裝置后試車(chē)，從單試電機(jī)到帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，電轉(zhuǎn)子游動(dòng)量始終在1mm以?xún)?nèi)，從2003年開(kāi)始，我們先后在其它幾臺(tái)泵上加裝止推裝置，至今運(yùn)行良好。
　　五、結(jié)論
　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)問(wèn)題，近幾年在多家用戶(hù)單位出現(xiàn)，廠(chǎng)家和用戶(hù)單位做了大量工作，一直找不到真實(shí)原因，最后不得不更換電動(dòng)機(jī)。我們也在困擾多年后，開(kāi)拓思路，從反方向入手，一舉解決了問(wèn)題，但故障的真實(shí)原因還有待于進(jìn)一步分析。
　　實(shí)踐證明,在電轉(zhuǎn)子上加裝止推裝置是目前解決電轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)的簡(jiǎn)便、有效方法，通過(guò)改進(jìn)，能延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)使用壽命，確保電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期安全運(yùn)行。