排污泵軸系不對(duì)中故障診斷及處理

沈晨炎，葛江磊

（杭州汽輪機(jī)股份有限公司，浙江杭州 310022）

0 引言

現(xiàn)代大型企業(yè)中大型精密設(shè)備不斷增多，一旦出現(xiàn)故障，往往會(huì)因?yàn)樵O(shè)備精密程度和機(jī)械復(fù)雜程度很高，維修時(shí)受到配件、人員、技術(shù)條件等限制較多，拆卸時(shí)也有所顧忌，難以迅速確定故障源，達(dá)到及時(shí)、精準(zhǔn)修復(fù)的目的。如今的設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)日趨成熟，運(yùn)用振動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)，可以在各類設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆卸的情況下，判斷故障產(chǎn)生的部位和原因，對(duì)故障進(jìn)行早期預(yù)測(cè)和及時(shí)診斷。機(jī)械設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)診斷技術(shù)具有十分廣闊的應(yīng)用前景，非常適合在企業(yè)的設(shè)備維護(hù)中推廣和運(yùn)用。

1 故障現(xiàn)象

某企業(yè)污水泵房安裝兩套（1#，2#）排污泵系統(tǒng)，排污泵系統(tǒng)由一臺(tái)Y2-250M-4 三相異步電機(jī)和一臺(tái)300ZW800-14 自吸無(wú)堵塞排污泵組成，中間通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接，三相異步電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1480 r/min。

在使用過(guò)程中，1#排污泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)現(xiàn)場(chǎng)噪聲很大，達(dá)93 dB，而2#排污泵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)現(xiàn)場(chǎng)噪聲只有45 dB。

在應(yīng)用振動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)故障診斷技術(shù)之前，設(shè)備管理部門按照傳統(tǒng)的維修方式，將排污泵打開檢查，并對(duì)排污泵葉輪進(jìn)行拆除，做過(guò)動(dòng)平衡，但回裝后問(wèn)題依然存在。

2 振動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析故障類型

根據(jù)三相異步電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1480 r/min，計(jì)算得電機(jī)轉(zhuǎn)頻在24.6 Hz 附近，近似認(rèn)為該轉(zhuǎn)頻為25 Hz。水泵與電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直連，轉(zhuǎn)頻與電機(jī)相同。

選取1#排污泵系統(tǒng)較為典型的振動(dòng)頻率圖譜，說(shuō)明被測(cè)設(shè)備的故障情況?，F(xiàn)場(chǎng)排污泵系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)分布見圖1。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)排污泵系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)分布

運(yùn)用振動(dòng)故障分析檢測(cè)。如圖2、圖3 所示，1#電機(jī)軸承振動(dòng)主要集中在轉(zhuǎn)頻25 Hz，帶有明顯2 倍頻，軸承徑向振幅37 μm，軸向振動(dòng)幅值67.2 μm；軸向振動(dòng)大于徑向振動(dòng)。1#電機(jī)外殼徑向振動(dòng)主要集中在轉(zhuǎn)頻25 Hz，幅值30.7 μm。對(duì)比電機(jī)軸承振動(dòng)頻譜圖，振動(dòng)幅值在電機(jī)軸承處較大，因此判斷電機(jī)軸承應(yīng)更接近故障源。

分析：根據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡類型的研究，頻譜中出現(xiàn)2 倍頻成分，軸向振動(dòng)較大的情況，是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不對(duì)中故障。1#排污泵系統(tǒng)實(shí)測(cè)圖譜符合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不對(duì)中故障頻譜特征。

圖2 1#電機(jī)軸承徑向頻譜

圖3 1#電機(jī)軸承軸向頻譜

3 振源分析

根據(jù)轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)故障類型，對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行進(jìn)一步振動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)，查找振源。

分析水泵軸承時(shí)域振動(dòng)，得到1#水泵軸承附近振動(dòng)幅值非常大，峰谷值大于800 μm，幅值為電機(jī)和聯(lián)軸器的近10 倍，分析認(rèn)為這里是主要的振源所在。

分析水泵軸承頻譜，1#水泵軸承振動(dòng)的主要頻率是低頻，并且振動(dòng)頻率不固定，25 Hz 的轉(zhuǎn)頻反而不明顯。

1#排污泵軸承附近出現(xiàn)較大低頻振動(dòng)情況分析：軸系不對(duì)中引起整個(gè)軸系振動(dòng)，遠(yuǎn)端的水泵軸承受影響更大，加上受水流沖擊的影響，使泵水下部分或葉輪的振動(dòng)加大，造成水泵軸的低頻竄動(dòng)，導(dǎo)致軸瓦振動(dòng)。

檢查1#污水泵系統(tǒng)聯(lián)軸器偏心情況：徑向1.9 mm，軸向1.5 mm。參照彈性圓柱銷聯(lián)軸器同軸度允許偏差規(guī)定范圍（表1），1#排污泵系統(tǒng)聯(lián)軸器偏差已超過(guò)規(guī)定范圍。

表1 彈性圓柱銷聯(lián)軸器同軸度允許偏差規(guī)定范圍

4 故障排除與振動(dòng)狀態(tài)驗(yàn)證

通過(guò)分析判斷，針對(duì)1#排污泵系統(tǒng)轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)校，調(diào)整部分包括電機(jī)底座支架，聯(lián)軸器矯正等，之后測(cè)得聯(lián)軸器偏心情況：徑向<1.0 mm，軸向<0.5 mm。再次對(duì)1#水泵軸承軸部分進(jìn)行振動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)，見圖4、圖5。

圖4 1#水泵軸承軸向振動(dòng)頻譜

圖5 1#水泵軸承徑向振動(dòng)頻譜

如圖4、圖5 所示，系統(tǒng)軸系調(diào)整后，水泵軸承附近振動(dòng)情況很好，振動(dòng)集中在25 Hz 的轉(zhuǎn)頻，比調(diào)整1#水泵軸承正負(fù)峰值近800 μm 的情況，幅值降至小于0.1 μm，圖形正常，1#排污泵系統(tǒng)附近環(huán)境噪聲由93 dB 降至47 dB。

5 總結(jié)

這是一起典型的軸系不平衡故障案例，雖然排污水泵的軸和葉輪已經(jīng)做過(guò)動(dòng)平衡處理，但卻忽略了聯(lián)軸器的不平衡因素。水泵軸承在頻譜圖表現(xiàn)出大幅振動(dòng)，也會(huì)影響對(duì)故障源的判斷。此類軸系不平衡故障，通過(guò)調(diào)校以聯(lián)軸器為主的軸系同軸度，對(duì)于改善系統(tǒng)的振動(dòng)情況十分有效。