芻議給水泵電機(jī)設(shè)備振動(dòng)異常的原因及解決措施

摘 要：水泵是國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的重要設(shè)備。電機(jī)設(shè)備振動(dòng)是水泵常見(jiàn)質(zhì)量病害之一，對(duì)于水泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有著許多不利影響。加強(qiáng)水泵電機(jī)設(shè)備振動(dòng)研究與防治，是保證工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行的必要舉措。文章圍繞水泵電機(jī)設(shè)備振動(dòng)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討，深入分析了水泵電機(jī)設(shè)備振動(dòng)的形成原因和造成的影響，進(jìn)而針對(duì)性地提出解決建議。希望對(duì)類(lèi)似的問(wèn)題的解決有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：水泵；電機(jī)；振動(dòng)；來(lái)源；原因；解決對(duì)策；效果

引言

水泵是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中十分常見(jiàn)的機(jī)械設(shè)備，電機(jī)是水泵的關(guān)鍵部件。電機(jī)的工作情況對(duì)于水泵整體運(yùn)行水平有著至關(guān)重要的影響。在日常生產(chǎn)中，水泵電機(jī)經(jīng)常會(huì)由于某些原因發(fā)生異常振動(dòng)，從而給水泵的安全運(yùn)行帶來(lái)威脅。比如電機(jī)和管路長(zhǎng)期振動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致軸承等零部件加快磨損，連接件發(fā)生松動(dòng)等一系列問(wèn)題，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成部件扭曲變形，進(jìn)而發(fā)生斷裂，引發(fā)安全事故。此外，電機(jī)設(shè)備發(fā)生振動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量噪音，對(duì)周邊環(huán)境形成噪音污染，長(zhǎng)期以往，會(huì)威脅到生產(chǎn)人員的身心健康，導(dǎo)致情緒不穩(wěn)、心理亞健康，導(dǎo)致工作失誤多發(fā)?；谶@個(gè)原因，水泵生產(chǎn)和使用單位把電機(jī)振動(dòng)情況作為衡量水泵電機(jī)設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量的一個(gè)重要依據(jù)。在日常生產(chǎn)中，密切灌注水泵電機(jī)設(shè)備發(fā)生振動(dòng)情況，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即采取措施，認(rèn)真尋找引發(fā)振動(dòng)的深層次原因，有針對(duì)性地加以解決，保證水泵設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

1 振動(dòng)對(duì)水泵電機(jī)的影響及形成原因分析

1.1 電機(jī)發(fā)生振動(dòng)對(duì)水泵電機(jī)的影響

振動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中普遍存在的現(xiàn)象。振動(dòng)的存在會(huì)給設(shè)備造成額外的負(fù)荷，這種負(fù)面影響會(huì)逐漸累加，當(dāng)超過(guò)設(shè)備承受極限時(shí)就會(huì)引發(fā)故障。具體到水泵電機(jī)，振動(dòng)會(huì)對(duì)其產(chǎn)生如下影響：一是會(huì)給機(jī)械設(shè)備造成物理?yè)p傷，縮短機(jī)械設(shè)備使用時(shí)限，某些時(shí)候還會(huì)引發(fā)軸承斷裂等情況，給周?chē)a(chǎn)人員和其它設(shè)備帶來(lái)安全威脅。二是影響水泵系統(tǒng)整體工作效率。機(jī)械發(fā)生振動(dòng)，從能量的角度上看是將一部分能量以機(jī)械能的形式作了無(wú)用功，從而降低系統(tǒng)整體工作效率。三是對(duì)其它相關(guān)設(shè)備、儀器的正常工作造成負(fù)面影響。當(dāng)電機(jī)設(shè)備發(fā)生振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)波會(huì)傳遞給周邊儀器、設(shè)備，對(duì)其工作精度造成負(fù)面影響，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致儀器完全失去應(yīng)有作業(yè)。四是機(jī)械振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量噪音，形成噪音污染，影響周邊人員健康。

1.2 水泵電機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的原因及其特征

引發(fā)水泵電機(jī)發(fā)生振動(dòng)的原因較多，常見(jiàn)的有管系振動(dòng)、泵軸跳動(dòng)，以及靠背輪對(duì)中不良（同心度、平行度不當(dāng)）、泵座和電機(jī)支座強(qiáng)度不夠等。這些原因通常都是由于機(jī)械設(shè)備安裝、制造不當(dāng)所導(dǎo)致的，大體上可以分為轉(zhuǎn)子不平衡和轉(zhuǎn)子不對(duì)中兩種。

（1）轉(zhuǎn)子不平衡

轉(zhuǎn)子是電機(jī)設(shè)備的關(guān)鍵部件，是電機(jī)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的軸心，隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子會(huì)出現(xiàn)局部腐蝕、磨損等問(wèn)題，從而引發(fā)轉(zhuǎn)子不平衡，有時(shí)電機(jī)設(shè)備制造、安裝不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不平衡問(wèn)題。由于不平衡引發(fā)的振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有關(guān)，二者之間存在著密切聯(lián)系，振動(dòng)頻率即為電機(jī)工作頻率，電機(jī)相位不會(huì)隨著時(shí)間變化而變化。

（2）轉(zhuǎn)子不對(duì)中

水泵與原動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器中心不對(duì)正或端面平行度不好被稱(chēng)作不對(duì)中，一般分為平行不對(duì)中、角不對(duì)中兩種情況。如果電機(jī)設(shè)備振動(dòng)是由于轉(zhuǎn)子不對(duì)中引發(fā)的，那么電機(jī)工作頻率也會(huì)與設(shè)備振動(dòng)頻率形成某種相對(duì)復(fù)雜的關(guān)系，通常情況下表現(xiàn)為工作頻率的振動(dòng)幅值增大，同時(shí)伴有工作頻率的倍頻成分。

此外，下面一些特定情況下也有可能引發(fā)水泵電機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)發(fā)生共振，導(dǎo)致設(shè)備振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生：一是設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。如果設(shè)備管道系統(tǒng)中存在較多的直角彎管，并且這些部位采用滑動(dòng)支撐的固定模式，就會(huì)引發(fā)管道共振，進(jìn)而將振動(dòng)傳到至其它部位。二是電機(jī)軸承潤(rùn)滑不良激發(fā)振動(dòng)。這通常是由于電機(jī)軸承使用潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑方式，沒(méi)有設(shè)置加油嘴，導(dǎo)致軸承潤(rùn)滑不良所致。

2 水泵電機(jī)設(shè)備振動(dòng)防治建議

根據(jù)上面水泵電機(jī)設(shè)備振動(dòng)原因分析結(jié)果，可以用下面七項(xiàng)措施加以解決。一是調(diào)整、控制水泵軸彎曲度。對(duì)于深井泵來(lái)水，泵軸長(zhǎng)度長(zhǎng)，工作狀態(tài)下容易發(fā)生晃動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)泵軸變形，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期摸索、研究，發(fā)現(xiàn)泵軸都有不同程度的彎曲共性，減少、控制泵軸彎曲，可以有效降低水泵電機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生的頻率。二是縮短泵座與電機(jī)支座固定螺栓間距，從而降低作用在二者間的力矩，調(diào)整連接剛度。實(shí)踐證明，當(dāng)支座與泵體法蘭固定螺栓力矩得到減小時(shí)，設(shè)備振動(dòng)現(xiàn)象明顯降低。三是提高泵體、電機(jī)支座強(qiáng)度。由于水泵底座、電機(jī)支座等重要基礎(chǔ)部件采用直徑705mm，加強(qiáng)筋8mm的碳鋼板分段焊接而成，相較于一般電機(jī)從底座到頂端全高3.38m，電機(jī)本體重2180kg而言基礎(chǔ)薄弱，電機(jī)工作狀態(tài)下勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，改為鑄鋼制造后，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大幅上升，變形情況明顯減少。四是嚴(yán)格控制泵出口管第一道滑動(dòng)支架的間隙。企業(yè)要認(rèn)真檢查該間隙大小，及時(shí)調(diào)整，確保其符合技術(shù)要求，保證泵出口法蘭與管道法蘭二者呈平行狀態(tài)，最大限度避免應(yīng)力擴(kuò)大化。五是避免其它形式的激振力產(chǎn)生。除了上述振動(dòng)因素外，還要對(duì)于其他形式的激振力采取針對(duì)性防范措施，避免激振力擴(kuò)大引發(fā)設(shè)備振動(dòng)。六是采取激振力緩釋措施。對(duì)于管道安裝全部采用滑動(dòng)支架支撐，介質(zhì)沖刷管道振動(dòng)較大，管道中存在多處成90b拐彎，容易形成共振的情況，要在出口管這種傳導(dǎo)來(lái)自管道的激振力的關(guān)鍵部位，要接上橡膠波紋管，以達(dá)到釋放激振力的目的。七是做好水泵工作狀態(tài)下的振動(dòng)監(jiān)控工作，提高設(shè)備正常運(yùn)行狀況下的振動(dòng)限值，由4.5mm/s提高到5.6mm/s。

3 電機(jī)設(shè)備振動(dòng)防范措施實(shí)例

按照上述措施對(duì)某型水泵設(shè)備進(jìn)行了處理。由于客觀條件限制，本案例主要實(shí)施了第二項(xiàng)減振措施。具體方法是在電機(jī)自由端垂直方向兩側(cè)各加一根撐桿，調(diào)整螺栓力點(diǎn)為撐力，沿泵出口管對(duì)面加一根撐桿，調(diào)整螺栓力點(diǎn)為拉力。經(jīng)檢測(cè)，調(diào)整后的電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端垂直方向的振幅約為3.2到3.8mm/s，水平方向的振幅約為2.9到3.2mm/s均低于4.5mm/s的振動(dòng)值上限。此外，為了進(jìn)一步減小激振力，避免設(shè)備振動(dòng)，還借設(shè)備大修之際，對(duì)試驗(yàn)泵設(shè)備進(jìn)行了如下處理：一是進(jìn)行基礎(chǔ)找平，使結(jié)構(gòu)更加趨于穩(wěn)定，二是在出口部位增設(shè)膨脹節(jié)，三是及時(shí)更換發(fā)生腐蝕的陽(yáng)極塊，從而保證結(jié)構(gòu)平衡，四是對(duì)泵軸變形情況進(jìn)行檢查、調(diào)整。經(jīng)檢測(cè)，處理結(jié)束后的水泵電機(jī)設(shè)備振動(dòng)情況明顯好轉(zhuǎn)，說(shuō)明前文分析的原因及提出的建議對(duì)策是正確而有效的。

4 結(jié)束語(yǔ)

水泵作為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的常見(jiàn)設(shè)備，應(yīng)用范圍廣，作用顯著。加強(qiáng)水泵電機(jī)振動(dòng)研究，對(duì)于減少由于振動(dòng)導(dǎo)致的水泵故障，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備安全性能，降低設(shè)備運(yùn)維成本有著十分重要的積極意義。由于水泵電機(jī)設(shè)備振動(dòng)原因相對(duì)復(fù)雜，企業(yè)在生產(chǎn)、使用水泵設(shè)備時(shí)，必須提高水泵設(shè)計(jì)水平和安裝質(zhì)量，做好日常使用維護(hù)、檢修，以確保設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

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