|
工程实践‖立式凝结水泵故障修理的10个步骤工程实践‖立式凝结水泵故障修理的10个步骤图1：立式凝结水泵 前言 一家售后服务提供商利用其服务和技术，为一家发电厂出现故障的立式凝结水泵提供了分析、维修和测试解决方案。 一家联合循环发电厂使用两台立式凝结水泵抽取冷凝水（见图1）。这两台泵的预定维修周期即将到来。每台凝结水泵的额定负荷为100%，使装置能够运行一台泵或另一台泵（一用一备）。其中一台泵安装不到三年就已经出现了严重的老化迹象，而另一台泵的运行状况尚可。该厂聘请了一家售后服务提供商来提供全面服务，该服务提供商解决了根本原因，并提高了泵的整体性能。 图 2：在健康审核和故障排除阶段，现场工程师观察到共振激励 挑战与解决方案 其中一台泵的运行情况尚可接受，但另一台泵却因结构共振和次同步强迫振荡（轴承涡漩）而振动加剧。此外，最终用户还发现该泵的总扬程比原始设备制造商的性能曲线低10%。三年前，该泵曾因类似的问题停用并进行过维修。但是，当时并没有找到问题的根本原因。 售后服务提供商通过与多个部门协调，提供了全面的解决方案，包括健康审核（现场性能测试）、现场故障排除、模态分析、有限元分析和结构设计修改。售后服务提供商还进行了设备维修、实验室性能测试、现场调试、性能验证，并为用户提供了无线状态监测。 工作范围 1. 健康审核 服务提供商进行了现场性能测试，以评估已安装的两台凝结水泵的整体机械和水力健康状况。在对收集到的数据进行现场审查时，发现其中一台泵存在两个令人担忧的问题：与原始设备制造商的性能曲线相比，泵的总扬程低了近10%，振动也比另一台泵高（峰值大于0.6英寸/秒）。 2. 故障排除 根据收集到的振动数据，售后服务提供商的现场工程师怀疑泵受到了共振激励，当工作频率或激励接近泵组的固有频率时，就会发生共振激励（共振总是需要激励）。在这种情况下，服务提供商确定激励是轴承涡漩，其特征是振动能量在0.4x至0.48x转/分（rpm）之间。轴承涡漩是一种运行状态，泵轴承内的流体开始以低于运行速度的频率“推动”泵转子（次同步振动）。 3. 模态分析 与用户讨论了初步结果，服务提供商建议进行模态分析，这是一种结构固有频率研究，涉及使用多个三轴加速度计对结构进行测量，并使用装有力传感器的校准模态锤对其进行撞击。该测试旨在确定存在的结构固有频率以及每个共振的相关模态。然后将收集到的振动数据导入到一个软件中，该软件可以对每个已识别的固有频率的共振模态振型制成动画 - 了解模态振型及其阻尼特性有助于更好地了解如何修改结构，以将有问题的共振移出激励范围。模态分析数据证实，结构共振在轴承涡漩激励的3.8%范围以内。 4. 有限元分析 对于最终用户和售后服务提供商来说，以经济的方式一次性解决这个问题至关重要，因此服务提供商决定使用有限元分析来确定最终的纠正措施。有限元分析是一种装置的数学模型，允许工程师模拟设备在给定条件下的行为。作为有限元分析的一部分，对泵的出口管进行了几处（计算）结构修改，使现场工程师能够预测每处结构修改带来的相关固有频率偏移。这种工程分析的一个好处是，它消除了现场试验和误差，从而使最终用户的成本迅速降低。 图3：与客户讨论了初步结果，服务提供商建议进行模态分析、有限元分析和结构修改 5. 结构修改 根据有限元分析的结果，决定在泵出口管处添加额外的加强筋，以增加激励频率与固有频率之间的间隔裕度。为防止共振激励，理想的做法是这些频率之间的间隔裕度为±15%。根据有限元对修改后的结构进行分析的结果，服务提供商预测该设备将获得近20%的分离裕度（以前的频率分离裕度为3.8%）。 6. 设备维修 最终用户将泵送到售后服务提供商处，在那里对泵进行了拆卸和检查。检查的一个关键发现是叶轮的耐磨环没有完全配合在泵壳体耐磨环内。转子抬得太高。这就解释了为什么水力性能如此之低，以及轴承涡漩流加剧的部分原因。 图 4：性能测试结果表明，次同步轴承涡漩振动已降低到可接受的振幅水平 7. 实验室性能测试 为了证明轴承涡漩流已充分降低，并验证水力性能缺陷已得到解决，服务提供商在其性能测试实验室对泵进行了测试。性能测试结果表明，次同步轴承涡漩振动已降低到可接受的振幅水平。在水力方面，服务提供商发现该泵的性能符合水力学会的标准。 8. 现场调试 在现场服务团队的监督下，安装了经过改造和维修的泵。 9. 现场性能验证 服务提供商完成安装后，现场服务团队对泵和电机进行了额外的撞击测试。专家们确定，之前确定的激励与结构固有频率之间存在21%的分离裕度。电机顶部的整体振动幅度从约0.6英寸/秒峰值降低到 0.07英寸/秒峰值。在水力方面，服务提供商发现泵的性能在测试实验室提供的性能曲线的1%范围以内。 10. 无线状态监测 安装了无线振动及温度传感器，以便能够远程监测振动和表面温度。售后服务提供商使用了各种软件包，以便更深入地了解振动和模态分析数据。此外，还使用了计算机辅助设计（CAD）和有限元分析应用程序对安装建模并进行有限元分析。 结果 这台泵在两次维修之间只持续了三年，明显低于其预期寿命周期。经过广泛的改造，该泵现在预计可以运行10年。现在，泵转子已正确定位。振幅已降低到0.07英寸/秒的峰值（实际上低于另一台泵），在水力性能方面，泵的运行符合测试实验室的性能曲线。 这个项目几乎涉及到售后服务提供商的每一个部门。现场工程人员确定并诊断了泵的状况，然后致力于开发一种结构改造方法，以将共振转移到激励范围之外。服务中心修理了泵，并升级了线轴轴承的几何形状，以减少轴承的涡漩效应。性能测试实验室对泵进行了测试，现场工程师带着泵回到现场并对其进行调试，确保其性能可以接受。此外，还安装了无线振动及温度传感器，使操作人员能够远程监控振动和表面温度。 作者简介： Kyle Bowlin 是Hydro Reliability Services公司的总经理。他是一名四级振动分析师，拥有22年旋转设备故障排除经验。 Glen Powell是Hydro Reliability Services公司的可靠性工程师，在旋转设备故障排除方面拥有七年多的经验。Powell是一名三级振动分析师，拥有Purdue大学机械工程学士和硕士学位。 |
