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技術(shù)文章
大型長軸深井泵的振動故障分析講解
點擊次數(shù)：236 發(fā)布時間：2014-7-7
大型長軸深井泵的振動故障分析講解：
(1)泵安裝及裝配偏差引起的振動。泵體及推力瓦在安裝后的水平度和揚水管的垂直度超差將引起泵體的振動，同時這三個控制值又有一定關(guān)聯(lián)。泵體安裝完后，揚水管及泵頭(不包括濾網(wǎng))總長為26m，均為懸空掛置，如果揚水管垂直度偏差過大，在泵轉(zhuǎn)動中必將造成揚水管及軸等劇烈振動。揚水管垂直度超差過大還將在泵運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生交變應(yīng)力，引起揚水管的斷裂。深井泵裝配完后，揚水管在總長度范圍內(nèi)，垂直度誤差應(yīng)控制在士2mm。泵的縱橫向水平誤差<0.05/l000mm。對泵頭葉輪靜平衡允差不大于10g，組裝完后應(yīng)有8-12mm上下串動間隙。安裝及裝配間隙誤差是造成泵體振動的重要原因。
(2)傳動軸的渦動。渦動又稱“甩轉(zhuǎn)”，是旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生的一種自激振動，它既不具有自由振動的特征，也不屬受迫振動的類型。它的特征是軸在軸承間表現(xiàn)為回轉(zhuǎn)運動，這種振動并不是在轉(zhuǎn)軸到達(dá)臨界轉(zhuǎn)速時發(fā)生，而是在較大范圍內(nèi)發(fā)生且與轉(zhuǎn)軸本身的轉(zhuǎn)速關(guān)系較少。深井泵的甩轉(zhuǎn)主要由軸承潤滑不充分引起，如果軸與軸承間的問隙較大，則回轉(zhuǎn)運動方向與軸的轉(zhuǎn)動方向相反，這種情況又稱軸的抖動。特別是深井泵傳動軸很長，橡膠軸承和軸的配合間隙為0.20-0.30mm，當(dāng)軸與軸承存在一定間隙，軸與軸承不同心，中心距較大，間隙中又缺乏潤滑時，例如深井泵橡膠軸承的潤滑供水管斷裂、堵塞、誤操作造成供水不充分或不及時等情況下，更易出現(xiàn)抖動。在某一瞬時轉(zhuǎn)動著的軸頸與橡膠軸承在一點接觸，軸頸受到軸承給它的切向力，設(shè)力作用方向與軸的轉(zhuǎn)速的方向相反，將此力向軸心平移，其力學(xué)效應(yīng)相當(dāng)于一個反時針方向的轉(zhuǎn)矩和一個作用在軸頸中心的力，這個力平行于軸承壁接觸點的切線方向，并且有使軸頸下移的趨勢，因此軸頸將沿軸承壁作純滾動，相當(dāng)于一副內(nèi)齒輪，這樣就形成與軸旋轉(zhuǎn)方向相反的回轉(zhuǎn)運動。這已被我們在日常運轉(zhuǎn)中的情況所證實，這種情況持續(xù)時間稍長還會使橡膠軸承燒損。
(3)超負(fù)荷引起的振動。泵體推力瓦采用錫基巴氏合金，其允許負(fù)載為18MPa(180kgf/cm2)。泵體在起動時，推力瓦的潤滑處于邊界潤滑狀態(tài)。在泵體出水口處分別安裝有電動蝶閥和手動閘閥。在泵起動同時打開電動蝶閥，由于淤沙沉積造成閥板無法開啟或人為因素造成手動閘閥關(guān)閉，排氣不及時等，必將造成泵體的劇烈振動，并很快燒損推力瓦，如15＃、17＃泵即是如此。
(4)出口湍流振動。在泵出口依次設(shè)置Dg500短管、止逆閥、電動蝶閥、手動閥、主管及水錘消除器，水的紊流運動產(chǎn)生無規(guī)則的脈動現(xiàn)象，加上各閥的阻擋，局部阻力較大，引起動量的變化及壓力的變化，作用于管壁上及泵體上使其振動，這可以觀察壓力表數(shù)值的脈動現(xiàn)象來說明。紊流中脈動變化的壓力和速度場不斷傳遞給泵體能量，當(dāng)紊流的主頻率與深井泵系統(tǒng)的固有頻率相近時，系統(tǒng)就要吸收能量并引起振動。為減少這種振動影響，閥門應(yīng)*開啟，短管應(yīng)有相應(yīng)長度并加設(shè)支座。按此處理后，振動值明顯減小。
(5)深井泵的扭振。長軸深井泵與電機的聯(lián)接采用彈性聯(lián)軸器，傳動軸總長24.94m。在泵運轉(zhuǎn)中，存在著不同角頻率的主振動的疊加。角頻率不同的兩個簡諧振動合成后的結(jié)果不一定是簡諧振動，即泵體內(nèi)部存在兩自由度的扭轉(zhuǎn)振動，這是不可避免的。這種振動主要影響和損害推力瓦。因此在保證每塊平面推力瓦有相應(yīng)的進(jìn)油油楔情況下，我們將原設(shè)備隨機說明書中規(guī)定的68#機油改換成100＃機油，提高推力瓦潤滑油的粘度，使推力瓦油液動壓潤滑膜的形成和保持不被破壞。
(6)裝在同一根梁上的泵相互影響引起的振動。深井泵及電機是安裝在兩根截面為1450mmx410mm的鋼筋混凝土框架梁上的，每臺泵與電機的集中質(zhì)量達(dá)18t，兩臺相鄰泵在同一框架梁上的運轉(zhuǎn)振動，這又是一個兩自由度的振動系統(tǒng)，當(dāng)其中一臺電機振動嚴(yán)重超標(biāo)在不帶負(fù)載試運轉(zhuǎn)時，即彈性聯(lián)軸器不連接而空轉(zhuǎn)電機時，另一臺正常運轉(zhuǎn)泵的電機振幅值升至0.15mm左右，此種情況不易被察覺，應(yīng)引起注意。
振動故障的判斷
泵與電機運轉(zhuǎn)中發(fā)生振動，在有條件時，首先應(yīng)斷開兩者之間的聯(lián)軸器，分析振源是來自于泵還是電機，并仔細(xì)檢查立式電機底座與泵的連接固定螺栓是否擰緊，安裝后的水平度是否超差。
電機振動源及判別
轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速是否接近臨界轉(zhuǎn)速?？梢酝ㄟ^計算電機軸的扭轉(zhuǎn)剛度及電機扭振頻率是否同電機臨界轉(zhuǎn)速、泵角頻率及電網(wǎng)頻率接近產(chǎn)生共振。尤其是*次使用的電機，發(fā)生振動故障時，要進(jìn)行分析計算。電機轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)至少低于臨界轉(zhuǎn)速25％或高于臨界轉(zhuǎn)速40％左右。在分析時還要考慮到電機轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不能簡化成集中質(zhì)量情況，而是沿轉(zhuǎn)軸分布，因而分析臨界轉(zhuǎn)速時應(yīng)分析到二階和三階等主要臨界轉(zhuǎn)速。
(1)泵安裝及裝配偏差引起的振動。泵體及推力瓦在安裝后的水平度和揚水管的垂直度超差將引起泵體的振動，同時這三個控制值又有一定關(guān)聯(lián)。泵體安裝完后，揚水管及泵頭(不包括濾網(wǎng))總長為26m，均為懸空掛置，如果揚水管垂直度偏差過大，在泵轉(zhuǎn)動中必將造成揚水管及軸等劇烈振動。揚水管垂直度超差過大還將在泵運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生交變應(yīng)力，引起揚水管的斷裂。深井泵裝配完后，揚水管在總長度范圍內(nèi)，垂直度誤差應(yīng)控制在士2mm。泵的縱橫向水平誤差<0.05/l000mm。對泵頭葉輪靜平衡允差不大于10g，組裝完后應(yīng)有8-12mm上下串動間隙。安裝及裝配間隙誤差是造成泵體振動的重要原因。
(2)傳動軸的渦動。渦動又稱“甩轉(zhuǎn)”，是旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生的一種自激振動，它既不具有自由振動的特征，也不屬受迫振動的類型。它的特征是軸在軸承間表現(xiàn)為回轉(zhuǎn)運動，這種振動并不是在轉(zhuǎn)軸到達(dá)臨界轉(zhuǎn)速時發(fā)生，而是在較大范圍內(nèi)發(fā)生且與轉(zhuǎn)軸本身的轉(zhuǎn)速關(guān)系較少。深井泵的甩轉(zhuǎn)主要由軸承潤滑不充分引起，如果軸與軸承間的問隙較大，則回轉(zhuǎn)運動方向與軸的轉(zhuǎn)動方向相反，這種情況又稱軸的抖動。特別是深井泵傳動軸很長，橡膠軸承和軸的配合間隙為0.20-0.30mm，當(dāng)軸與軸承存在一定間隙，軸與軸承不同心，中心距較大，間隙中又缺乏潤滑時，例如深井泵橡膠軸承的潤滑供水管斷裂、堵塞、誤操作造成供水不充分或不及時等情況下，更易出現(xiàn)抖動。在某一瞬時轉(zhuǎn)動著的軸頸與橡膠軸承在一點接觸，軸頸受到軸承給它的切向力，設(shè)力作用方向與軸的轉(zhuǎn)速的方向相反，將此力向軸心平移，其力學(xué)效應(yīng)相當(dāng)于一個反時針方向的轉(zhuǎn)矩和一個作用在軸頸中心的力，這個力平行于軸承壁接觸點的切線方向，并且有使軸頸下移的趨勢，因此軸頸將沿軸承壁作純滾動，相當(dāng)于一副內(nèi)齒輪，這樣就形成與軸旋轉(zhuǎn)方向相反的回轉(zhuǎn)運動。這已被我們在日常運轉(zhuǎn)中的情況所證實，這種情況持續(xù)時間稍長還會使橡膠軸承燒損。
(3)超負(fù)荷引起的振動。泵體推力瓦采用錫基巴氏合金，其允許負(fù)載為18MPa(180kgf/cm2)。泵體在起動時，推力瓦的潤滑處于邊界潤滑狀態(tài)。在泵體出水口處分別安裝有電動蝶閥和手動閘閥。在泵起動同時打開電動蝶閥，由于淤沙沉積造成閥板無法開啟或人為因素造成手動閘閥關(guān)閉，排氣不及時等，必將造成泵體的劇烈振動，并很快燒損推力瓦，如15＃、17＃泵即是如此。
(4)出口湍流振動。在泵出口依次設(shè)置Dg500短管、止逆閥、電動蝶閥、手動閥、主管及水錘消除器，水的紊流運動產(chǎn)生無規(guī)則的脈動現(xiàn)象，加上各閥的阻擋，局部阻力較大，引起動量的變化及壓力的變化，作用于管壁上及泵體上使其振動，這可以觀察壓力表數(shù)值的脈動現(xiàn)象來說明。紊流中脈動變化的壓力和速度場不斷傳遞給泵體能量，當(dāng)紊流的主頻率與深井泵系統(tǒng)的固有頻率相近時，系統(tǒng)就要吸收能量并引起振動。為減少這種振動影響，閥門應(yīng)*開啟，短管應(yīng)有相應(yīng)長度并加設(shè)支座。按此處理后，振動值明顯減小。
(5)深井泵的扭振。長軸深井泵與電機的聯(lián)接采用彈性聯(lián)軸器，傳動軸總長24.94m。在泵運轉(zhuǎn)中，存在著不同角頻率的主振動的疊加。角頻率不同的兩個簡諧振動合成后的結(jié)果不一定是簡諧振動，即泵體內(nèi)部存在兩自由度的扭轉(zhuǎn)振動，這是不可避免的。這種振動主要影響和損害推力瓦。因此在保證每塊平面推力瓦有相應(yīng)的進(jìn)油油楔情況下，我們將原設(shè)備隨機說明書中規(guī)定的68#機油改換成100＃機油，提高推力瓦潤滑油的粘度，使推力瓦油液動壓潤滑膜的形成和保持不被破壞。
(6)裝在同一根梁上的泵相互影響引起的振動。深井泵及電機是安裝在兩根截面為1450mmx410mm的鋼筋混凝土框架梁上的，每臺泵與電機的集中質(zhì)量達(dá)18t，兩臺相鄰泵在同一框架梁上的運轉(zhuǎn)振動，這又是一個兩自由度的振動系統(tǒng)，當(dāng)其中一臺電機振動嚴(yán)重超標(biāo)在不帶負(fù)載試運轉(zhuǎn)時，即彈性聯(lián)軸器不連接而空轉(zhuǎn)電機時，另一臺正常運轉(zhuǎn)泵的電機振幅值升至0.15mm左右，此種情況不易被察覺，應(yīng)引起注意。
振動故障的判斷
泵與電機運轉(zhuǎn)中發(fā)生振動，在有條件時，首先應(yīng)斷開兩者之間的聯(lián)軸器，分析振源是來自于泵還是電機，并仔細(xì)檢查立式電機底座與泵的連接固定螺栓是否擰緊，安裝后的水平度是否超差。
電機振動源及判別
轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速是否接近臨界轉(zhuǎn)速?？梢酝ㄟ^計算電機軸的扭轉(zhuǎn)剛度及電機扭振頻率是否同電機臨界轉(zhuǎn)速、泵角頻率及電網(wǎng)頻率接近產(chǎn)生共振。尤其是*次使用的電機，發(fā)生振動故障時，要進(jìn)行分析計算。電機轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)至少低于臨界轉(zhuǎn)速25％或高于臨界轉(zhuǎn)速40％左右。在分析時還要考慮到電機轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不能簡化成集中質(zhì)量情況，而是沿轉(zhuǎn)軸分布，因而分析臨界轉(zhuǎn)速時應(yīng)分析到二階和三階等主要臨界轉(zhuǎn)速。