某数据中心卧式单级双吸离心泵运行问题分析及优化策略探析

某数据中心卧式单级双吸离心泵运行问题分析及优化策略探析
发布时间：2021-05-10T10:41:07.027Z 来源：《基层建设》2020年第29期作者：覃基斌[导读] 摘要：本文针对某数据中心卧式单级双吸离心泵运行经常性出现的问题，分析其中一些不适当的安装方式及维护情况，并提出优化策略，将有利于提高技术人员对卧式单级双吸离心泵安装的认识及水泵预防维护的必要性，避免以后类似错误，提高水泵工作效率，延长水泵的使用寿命。

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摘要：本文针对某数据中心卧式单级双吸离心泵运行经常性出现的问题，分析其中一些不适当的安装方式及维护情况，并提出优化策略，将有利于提高技术人员对卧式单级双吸离心泵安装的认识及水泵预防维护的必要性，避免以后类似错误，提高水泵工作效率，延长水泵的使用寿命。

关键词：数据中心卧式单级双吸水泵振动联轴器对中弹簧减振器型钢减振平台预防性维护 0.引言
该数据中心为改建项目，改建后将成为高等级数据中心，具有约5000个机柜能力的大型机房。

中央空调水泵采用KSB品牌的卧式单级双吸离心泵，配置西门子品牌电动机，水泵具体参数见下表1。

针对该数据中心水泵运行过程中出现的问题，找出原因并提出解决方案，经运行结果表明，改造后的水泵基础，配合水泵的定期预防性维护，水泵运行的问题均得到明显改善，且运行以来均未出现过之前反复发生的问题。

表1 水泵技术参数
1.水泵现状简述
该数据中心水泵采用了KSB品牌的OMEGA系列，中央空调水系统采用20台卧式单级双吸离心泵，水泵机组隔振采用弹簧减振器和橡胶软接。

水泵及电机自带整体基座，整体机座安装在实心水泥承重平台，承重平台下方配置ZD型阻尼弹簧减振器。

安装形式如下图：
1.水泵
2.基座及惰性块
3.弹簧减振器
4.变径
5.橡胶软接
6.弯头
7.支撑
8.阀门
9.过滤器 10.止回阀
图1 水泵安装剖面图
2.水泵运行问题
水泵机组2015年经调试正常后，运行一年后发现，20台水泵机组中有10台左右电机振动偏大，振动值在6.5—11mm/s之间，普遍大于规定的振动值标准2.8mm/s【1】。

其电机轴承端表面温度均在70℃以上，出现轴承异响和电机轴承端温度过高情况，水泵侧同样出现轴承异响或轴封渗水情况。

另外检查发现大部分电机及水泵基座底部的减振器出现倾斜、基座出现偏移、联轴器不对中等诸多问题。

3.原因分析
10台水泵的振动出现异常并非突然发生，根据运行人员巡检记录每天的水泵运行情况，水泵振动值成递增趋势。

考虑到水泵属于机械转动设备，振动往往不是由单一原因引起，而是综合了多重因素导致的振动超标或轴承异响。

例如基础水平度、对中、气蚀现象、安装问题等【2】。

为了分析具体原因，组织对水泵基础联合排查，检查后发现诸多问题：（1）根据振动超标水泵的运行参数，水泵进出口压力、运行电流、电压等均无明显变化，因此排除气蚀问题。

（2）水泵基座水平度不满足要求，出现向水泵端倾斜情况。

现场水泵机组采用8个ZD型阻尼弹簧复合减振器，按长边平行布置。

经过测量，水泵基座底部的弹簧减振器出现倾斜，主要集中在水泵端，水泵端比电机端低约1—2.5cm不等。

分析弹簧减振器出现倾斜的原因：
①虽然底部均匀分布8个减振器，但由于混凝土基础水平度的问题，在安装过程中为了达到水泵机组整体的水平度，在个别减振器上方加装橡胶垫进行调平，在水泵运行过程中，橡胶垫因振动导致偏移，从而引起减振器受力不均出现倾斜现象。

②弹簧减振器在安装过程、放水过程或停机状态时都有不同的受力情况，这些受力必然造成弹簧的压缩量发生较大变化，从而引起上下位移幅度变化或受力不均。

（3）大部分水泵联轴器对中数据值偏大，需重新调整找正对中。

联轴器不对中是转子系统常出现的故障，由于联轴器的连接采用弹性橡胶柱销螺栓固定，长期运行的水泵不进行对中调整，会引起对中偏移，电机高速转动时，会导致轴承的温升，加速轴承的磨损，转子受力等诸多问题。

现场水泵自2015年运行以来，均未做过水泵的年检及对中测试，在对10台运行异常的水泵进行检查时，联轴器均出现不对中情况，这也是水泵轴承温度过高、振动偏大或出现异响的原因。

（4）水泵机座的惰性块大部分出现偏移情况。

经现场仔细检查发现，7号冷却泵对应的入口橡胶软接出现裂纹，说明橡胶软接头存在轴向位移压缩过大情况，再一次检查其他水泵，均出现橡胶软接头安装后存在挤压受力现象。

经进一步对水泵机座的惰性块前后左右方向进行位移测量，惰性块存在偏移情况。

分析偏移的原因主要有：
①水泵基座及惰性块未安装限位装置，水泵长期运行振动及减振器倾斜引起的位移；
②由于水泵高速运转过程中，存在水流内部的压强，一对水平的力分别作用在水泵和两侧的软接头，加上水泵无限位措施，从而导致了惰性块的偏移【3】。

4.优化策略
（1）根据上述原因分析，为了彻底解决水泵振动偏大及轴温过高问题，结合现场实际情况。

经与水泵厂家多次沟通交流，因水泵均在一层动力站安装，对于楼层隔振无要求，取消现有减振器安装方式，采用刚性安装。

拆除原来8个ZD型阻尼弹簧减振器，自制型钢减振平台替换阻尼弹簧减振器，型钢基座与混凝土基础用膨胀螺栓连接固定，这样真正避免基座倾斜、偏移等问题。

（2）对原有水泵混凝土基础表面重新铲平修复，满足安装水平度要求。

（3）重新安装水泵进出口橡胶软接头，对于受力严重的橡胶软接，重新切割管道及配置法兰，控制安装间距，留足橡胶软接自然伸展的压缩量，真正的起到管道隔振的作用。

（3）水泵大量出现振动偏大及轴承温度过高，另一个主要原因是未对水泵进行定期预防性维护，虽然运行人员定期进行振动测试，但是缺少数值的动态分析及总结。

经过此时事件后，结合优化基础安装形式，后期组织厂家对现场水泵进行定期的预防性维护，避免缺少长时间维护导致水泵及电机等转动设备损坏。

5.型钢减振平台制作及安装
5.1型钢减振平台的制作【4】
根据现场勘察及计算结果，选用#12槽钢并切割。

切割完成的槽钢末端两翼45°角切割，并打磨，便于槽钢焊接对接。

对已倒角并打磨的槽钢进行焊接，焊接完成后注意打磨焊缝，确保焊缝平整，且框架整体各面无坡度和不平整。

型钢减振平台预留螺栓孔洞，以便与混凝土地面固定，型钢减振平台制作见图2。

图2 型钢减振焊接平台
5.2型钢减振平台安装【5】
（1）保持电机-水泵中心标高不变，保证水泵进/出口法兰与管道法兰连接尺寸不变，保留水泵-电机原基座及惰性块不更换。

（2）拆开水泵进/出口法兰保温，拆开水泵进/出口法兰螺栓。

用2个吊装支架、2个手动葫芦（载重5吨），垂直吊起电机-水泵基座及惰性块台板约0.9米，整体放在2个0.8米高的临时支撑支架上。

电机-水泵基座及惰性块台板处于“上有手动葫芦吊、下有支架支撑”状态。

（3）拆除8个ZD型阻尼弹簧减振器，型钢减振平台定位安装，在混凝土基础上打M16膨胀螺栓，新基座与水泥基础用膨胀螺栓连接固定。

（4）用垫块调节新减振平台水平高度，调平后，膨胀螺栓与新平台之间点焊固定。

（5）电机-水泵及惰性块放在新减振平台上，整体调平。

整体调平后，电机-水泵中心复查，测试联轴器对中情况；（6）新减振平台槽钢内部进行整体混凝土灌浆，混凝土浇筑过程中要注意混凝土均匀填充，避免出现空鼓，并定期洒水维护。

6.结论
完成型钢减振平台安装后，开启水泵进行振动测试，20台冷冻冷却水泵的振动值平均在0.35—0.78mm/s之间（≤2.8mm/s），水泵运行8个小时后轴承表面温度平均在55-60℃之间，水泵运行参数正常。

一方面现场水泵采用型钢减振平台安装后，有效提升了水泵运行的稳定性，水泵在减振、降噪、偏移等方面均得到大幅度改善，预期效果明显。

另一方面根据水泵运行情况，定期对水泵进行周期性的预防性维护，定期检查水泵及电机运行状况、检查轴承及润滑、联轴器对中，经常跟进及总结水泵及电机的振动数值及趋势，保证了水泵的安全运行。

参考文献：
［1］泵的振动测量与评价方法 GB/T29531-2013 2014年3月
［2］潘琦一般水泵安装隔振可靠措施的研究 2017年2月
［3］赵成显探讨改进端吸式空调水泵的减振措施 2015年11月
［4］卧式水泵隔振及其安装图集号98S102 2002年3月
［5］风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范 GB50275-2010 2011年2月。