蘆新河泵站水泵電機(jī)振動(dòng)數(shù)據(jù)分析

摘" 要：水利工程中泵站是至關(guān)重要的一部分，水泵振動(dòng)過(guò)大會(huì)影響水泵的壽命，該文對(duì)某立式水泵機(jī)組振動(dòng)做數(shù)據(jù)分析。使用點(diǎn)檢儀設(shè)備測(cè)量水泵的軸承振動(dòng)，把數(shù)據(jù)上傳至電腦形成表格，使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為圖表格式。圖表數(shù)據(jù)中可以看到各部位振動(dòng)趨勢(shì)和振動(dòng)大小。使用點(diǎn)檢儀測(cè)量振動(dòng)，能夠直觀地獲得振動(dòng)數(shù)據(jù)，從而為水泵故障處理提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：電機(jī)振動(dòng)；水泵；電機(jī)；傳感器；立式軸流泵

中圖分類號(hào)：TM62" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2023）19-0157-04

Abstract： Pump station is a very important part of water conservancy project， the pump vibration will affect the life of the pump， the vibration data of a vertical pump unit is analyzed. The bearing vibration of the water pump is measured with the point detector equipment， and the data is uploaded to the computer to form a table， and the data is converted into a chart format. The vibration trend and vibration size of each part can be seen in the chart data. Using point detector to measure vibration， vibration data can be obtained directly， thus providing data support for pump fault treatment.

Keywords： motor vibration; water pump; motor; sensor; vertical axial flow pump

水利設(shè)施中立式軸流泵是泵站輸水排澇中一種常見的水泵。軸承振動(dòng)過(guò)大會(huì)影響水泵運(yùn)行，嚴(yán)重的還會(huì)損壞葉片或者水泵內(nèi)壁，甚至將水泵軸變彎曲，嚴(yán)重影響水泵使用壽命。所以水泵振動(dòng)測(cè)量是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，能夠提前預(yù)知水泵電機(jī)故障，然后采取相應(yīng)措施，決定如何維修。使用設(shè)備測(cè)量電機(jī)軸承的振動(dòng)，比用眼看，用手觸摸要強(qiáng)很多，能夠量化振動(dòng)數(shù)據(jù)。使用振動(dòng)數(shù)據(jù)可以更好地查出水泵電機(jī)的故障，振動(dòng)數(shù)據(jù)還能做成統(tǒng)計(jì)圖，預(yù)測(cè)接下來(lái)的振動(dòng)趨勢(shì)。通過(guò)點(diǎn)檢儀的數(shù)據(jù)測(cè)量和分析對(duì)水泵電機(jī)的運(yùn)行提供一個(gè)良好的保障。

1" 工程概況

蘆新河泵站，始建于1970年8月，1971年建成運(yùn)行，設(shè)計(jì)流量30 m3/s，裝機(jī)10臺(tái)，采用的是1000ZLB-7型立式軸流泵，主要擔(dān)負(fù)排除楊村空陸軍基地雨、污水，兼顧排泄武清、北辰農(nóng)田瀝水，流域面積153 km2[1]。2007年8月蘆新河泵站實(shí)施除險(xiǎn)加固工程，已于2008年6月具備排水能力。電機(jī)采用YRL500-12型三相異步繞線式電機(jī)，功率是280 kW。

泵站在汛期多臺(tái)水泵持續(xù)運(yùn)行，導(dǎo)致部分水泵振動(dòng)過(guò)大，但是無(wú)法定量出振動(dòng)大小。電機(jī)振動(dòng)使用肉眼或者觸摸的方法難以量化。使用振動(dòng)測(cè)量設(shè)備，定量地采集水泵電機(jī)振動(dòng)大小，能為機(jī)組將來(lái)的維修養(yǎng)護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。

2" 水泵振動(dòng)研究

水泵振動(dòng)的故障處理分為3種方式：第一種是出現(xiàn)故障后停機(jī)檢修；第二種將水泵前后池水抽干，定期汛前檢修；第三種是不停機(jī)情況下對(duì)水泵電機(jī)振動(dòng)情況進(jìn)行評(píng)估處理[2]。第三種不停機(jī)就可以檢測(cè)出振動(dòng)情況是最好的方式。水泵振動(dòng)分為機(jī)械振動(dòng)、水利振動(dòng)、電磁振動(dòng)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理振動(dòng)4種[3]。水泵振動(dòng)測(cè)量位置包括電機(jī)軸承、推力軸承、輸水管道等，一些研究也測(cè)試了不同流量下的振動(dòng)情況。振動(dòng)產(chǎn)生的原因主要有葉片掃膛、泵軸和傳動(dòng)軸不同心、螺栓松動(dòng)及水泵汽蝕等[4]。

3" 振動(dòng)采集處理裝置

3.1" 振動(dòng)裝置介紹

水泵電機(jī)軸承振動(dòng)使用點(diǎn)檢儀進(jìn)行采集。點(diǎn)檢儀包括傳感器和信號(hào)處理設(shè)備。點(diǎn)檢儀擁有射頻卡掃描功能，將射頻卡貼在待測(cè)設(shè)備附近，然后使用點(diǎn)檢儀掃描射頻卡獲得點(diǎn)檢路線，選擇對(duì)應(yīng)的點(diǎn)檢區(qū)域，從區(qū)域中選擇對(duì)應(yīng)的設(shè)備開始測(cè)量。傳感器通過(guò)藍(lán)牙方式和點(diǎn)檢儀連接。使用磁鐵吸附到機(jī)組上進(jìn)行測(cè)振，傳感器前方是磁鐵可以吸附金屬設(shè)備外殼。

3.2" 振動(dòng)測(cè)量點(diǎn)位及方法

電機(jī)振動(dòng)使用肉眼或者觸摸的方法難以量化，難以橫向或者縱向比較，使用點(diǎn)檢儀可以精準(zhǔn)測(cè)量振動(dòng)數(shù)據(jù)，為機(jī)組將來(lái)維修養(yǎng)護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速為490 r/min，需要測(cè)量水泵振動(dòng)的振幅。測(cè)量方法：首先將點(diǎn)檢儀開機(jī)啟動(dòng)，然后進(jìn)入管理員登錄界面，輸入登錄密碼，選擇點(diǎn)檢路線，掃描射頻卡，選擇巡檢區(qū)域。然后選擇設(shè)備狀態(tài)是停機(jī)、檢修或運(yùn)行。對(duì)運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)組進(jìn)行檢測(cè)，使用藍(lán)牙連接傳感器，將傳感器磁鐵側(cè)吸附在電機(jī)軸承外殼上，點(diǎn)擊傳感器上的“采集“按鈕，待測(cè)量數(shù)字穩(wěn)定后，點(diǎn)擊確定完成采集。

使用旋轉(zhuǎn)電機(jī)振動(dòng)測(cè)定方法，共選取3個(gè)點(diǎn)位測(cè)量振動(dòng)，電機(jī)下軸承選取XYZ三個(gè)方向，點(diǎn)位X方向是水流方向，Y方向是與X垂直的方向。Z方向是軸向，靠近軸線。每個(gè)點(diǎn)位振動(dòng)測(cè)量時(shí)間約20～30 s，每6 h測(cè)量1次。測(cè)量水泵振動(dòng)流程如圖1所示。

3.3" 振動(dòng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

按照GB/T 30948—2021《泵站技術(shù)管理規(guī)程》，本泵站水泵額定轉(zhuǎn)速為490 r/min，帶有導(dǎo)軸承和推力軸承支架。從表1可以看出本水泵適用于前2項(xiàng)（帶推力軸承支架的垂直振動(dòng)、帶導(dǎo)軸承支架的水平振動(dòng)）內(nèi)容。因此垂直振動(dòng)最大振幅應(yīng)不大于80 μm，水平振動(dòng)最大振幅應(yīng)不大于120 μm。所以現(xiàn)規(guī)定水平振動(dòng)最大振幅超過(guò)120 μm為“報(bào)警“級(jí)別，超過(guò)140 μm為“危險(xiǎn)“級(jí)別；垂直振動(dòng)最大振幅超過(guò)80 μm為“報(bào)警“級(jí)別，超過(guò)100 μm為“危險(xiǎn)“級(jí)別。

圖2為點(diǎn)檢儀測(cè)量點(diǎn)位電機(jī)下軸承X方向、電機(jī)下軸承Y方向、電機(jī)下軸承Z方向。圖3為使用傳感器吸附軸承外殼測(cè)量振動(dòng)。

4" 振動(dòng)數(shù)據(jù)分析

4.1" 2021年振動(dòng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2021年點(diǎn)檢次數(shù)共59次。其中電機(jī)下軸承Z方向和X方向振動(dòng)沒有危險(xiǎn)或警告，情況良好，只有Y方向振動(dòng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，所以只統(tǒng)計(jì)Y方向振動(dòng)。其中7號(hào)、2號(hào)、1號(hào)水泵振動(dòng)過(guò)大，7號(hào)泵超標(biāo)次數(shù)最多，10號(hào)和8號(hào)泵振動(dòng)超標(biāo)次數(shù)極少，圖4為2021年開泵運(yùn)行危險(xiǎn)或警告次數(shù)。

7號(hào)泵總測(cè)量次數(shù)35次，7號(hào)泵總危險(xiǎn)或警告次數(shù)35次。電機(jī)下軸承Y方向危險(xiǎn)或警告次數(shù)33次，如圖5所示，平均值為157.18 μm，并且振動(dòng)數(shù)值有明顯上升趨勢(shì)。電機(jī)下軸承Z方向危險(xiǎn)或警告次數(shù)2次。2號(hào)泵總測(cè)量次數(shù)25次，2號(hào)泵總危險(xiǎn)或警告次數(shù)21次如圖6所示，都是Y方向，平均值為156.3 μm。1號(hào)泵總測(cè)量次數(shù)32次，總危險(xiǎn)或警告次數(shù)8次，都是Y方向，平均值為128.25 μm。

10臺(tái)水泵經(jīng)過(guò)一個(gè)汛期的運(yùn)行，對(duì)7月6日至10月22日的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理。如圖7所示，各水泵振動(dòng)情況相差很大，最高是2號(hào)和7號(hào)泵平均值超過(guò)了140 μm，分別超出了允許值20.2%和24.4%。

4.2" 2022年振動(dòng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2022年點(diǎn)檢次數(shù)45次。2022年除了電機(jī)下軸承Y方向數(shù)據(jù)有一些超過(guò)規(guī)定水平，其余點(diǎn)位數(shù)據(jù)均在正常范圍內(nèi)。所以水泵電機(jī)振動(dòng)情況以電機(jī)下軸承Y方向振動(dòng)數(shù)據(jù)做分析。從圖8可以看出2號(hào)和7號(hào)泵振動(dòng)依舊超標(biāo)，因2021年和2022年開泵次數(shù)不同，這里不做次數(shù)比較。

因2021年2號(hào)泵、7號(hào)泵振動(dòng)過(guò)大，2022年2號(hào)和7號(hào)泵運(yùn)行時(shí)間很短，樣本數(shù)據(jù)很少，故不再做電機(jī)下軸承Y方向警告或危險(xiǎn)折線圖。2022年機(jī)組運(yùn)行平均數(shù)據(jù)如圖9所示。各水泵振動(dòng)情況相差依舊很大，2號(hào)泵和7號(hào)泵平均值分別超出了允許值34.2%和42.6%。

4.3" 2021—2022年水泵振動(dòng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)了2021—2022年2年的水泵運(yùn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)。在機(jī)組運(yùn)行時(shí)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，未運(yùn)行時(shí)不檢測(cè)。測(cè)量數(shù)值小于10 μm的應(yīng)是誤操作導(dǎo)致，這類數(shù)據(jù)不計(jì)入平均值計(jì)算內(nèi)。圖10為2021與2022年全年電機(jī)下軸承Y方向振動(dòng)圖比較，發(fā)現(xiàn)2號(hào)泵與7號(hào)泵振動(dòng)數(shù)值有明顯提升，2號(hào)泵由144 μm提升至161 μm，7號(hào)泵由149 μm提升至171 μm。其余機(jī)組振動(dòng)變化不明顯，與2021年數(shù)值基本相同。

5" 結(jié)論

2號(hào)泵和7號(hào)泵2021年振動(dòng)較大，而且觀察折線圖有上升趨勢(shì)，在2022年振動(dòng)持續(xù)增加，平均振動(dòng)值增加了約20 μm。2年的時(shí)間使用點(diǎn)檢儀測(cè)量水泵電機(jī)軸承的振動(dòng)，得出的數(shù)據(jù)能夠清晰體現(xiàn)出各個(gè)機(jī)組的振動(dòng)情況。數(shù)據(jù)表明徑向中X方向振動(dòng)較少，Y方向振動(dòng)較大。使用該方法能夠改變觸摸或者觀測(cè)的不準(zhǔn)確情況，能為今后水泵大修提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：畢富悅（1996-），男，助理工程師。研究方向?yàn)樗煤烷l門運(yùn)行。