如何解決大(dà)型長軸深井泵的振動故障問題?
浏覽次數：1717次發表時間：2012/7/30 16:22:55
通過對大(dà)型深井泵的振動故障分(fēn)析及可能産生(shēng)振動的各種原因，提出了在現場對電(diàn)動機及泵進行簡易判斷的方法。
一(yī)、深井泵有關技術性能參數
型号：30JD-19x3，三級葉輪
流量：1450m3/h
傳動軸長：24.94m，共9根軸
泵軸徑：080mm
泵軸材質：40Cr
轉速：985r/min
推力瓦油溫：＜50℃
冷卻水壓力：0.8MPa
揚水管内徑：500mm
揚程：80m
橡膠軸承潤滑介質：清水
不含電(diàn)機時單機重：14t
立式電(diàn)機型号JKL15-6
額定功率：500kW
額定電(diàn)壓：6000V
額定電(diàn)流：60A
電(diàn)機轉子轉動慣量：58kg•m2
電(diàn)機重：4t
電(diàn)機及泵體(tǐ)垂直與水平方向允許振幅值：＜0.l0mm
此深井泵要求水質含沙量不大(dà)于0.1%，粒度不大(dà)于0.2mm，且水泵的第一(yī)級葉輪應浸人動水位lm以下(xià)。目前在七、八月洪水期間深井泵抽取金沙江水含沙量高已接近20%。
二、振動故障的判斷
泵與電(diàn)機運轉中(zhōng)發生(shēng)振動，在有條件時，首先應斷開(kāi)兩者之間的聯軸器，分(fēn)析振源是來自于泵還是電(diàn)機，并仔細檢查立式電(diàn)機底座與泵的連接固定螺栓是否擰緊，安裝後的水平度是否超差。
1.電(diàn)機振動源及判别
(1) 轉子工(gōng)作轉速是否接近臨界轉速。
可以通過計算電(diàn)機軸的扭轉剛度及電(diàn)機扭振頻(pín)率是否同電(diàn)機臨界轉速、泵角頻(pín)率及電(diàn)網頻(pín)率接近産生(shēng)共振。尤其是第一(yī)次使用的電(diàn)機，發生(shēng)振動故障時，要進行分(fēn)析計算。電(diàn)機轉子的工(gōng)作轉速應至少低于臨界轉速25%或高于臨界轉速40%左右。在分(fēn)析時還要考慮到電(diàn)機轉子的質量不能簡化成集中(zhōng)質量情況，而是沿轉軸分(fēn)布，因而分(fēn)析臨界轉速時應分(fēn)析到二階和三階等主要臨界轉速。
(2) 電(diàn)機轉子的不平衡。
電(diàn)機轉子的不平衡是主要和常見的振動原因，如：17＃、19＃電(diàn)機，用速度測振儀(位移計)測得電(diàn)機振動速度爲9.8-l0mm/s，對照IS02372振動速度标準，III類機械應小(xiǎo)于4.5mm/s，而在9.8-l0mm/s狀态下(xià)，用測振儀測得電(diàn)機振幅值達到0.30mm。爲了摸清電(diàn)機轉子的不平衡程度，我(wǒ)(wǒ)們在現場制作了兩副鋼架分(fēn)别架設兩條平行鋼軌(要注意鋼架應有足夠的剛度)，鋼軌上表面處理成光滑潔面，用水平儀配合将鋼軌面調整水平并固定。檢查時将電(diàn)機轉子置于兩條鋼軌之上，用手推動轉子來回滾動多次，每次待其靜止後，在轉子下(xià)面作上标記。用粘性物(wù)粘貼在偏重位置的對稱點上，再對轉子進行多次轉動直至轉子在随意位置都能停止時，确認電(diàn)機轉子已達到靜平衡狀态。以等效質量取代粘貼物(wù)，完成電(diàn)機轉子的平衡工(gōng)作。如采用上述方法仍不能解決問題時，就需要将電(diàn)機轉子作動平衡檢驗。上述兩台電(diàn)機即在轉子一(yī)側增加45-5g平衡重量後，振幅值減至0.05mm，用位移計測得振動速度值在2.1mm/s左右。
(3) 對已正常使用過一(yī)段時間的電(diàn)機，其振動原因要檢查軸承間隙是否過大(dà)，轉軸座固定螺釘是否松動，轉軸是否有磨損和彎曲或某一(yī)部分(fēn)繞組短路、氣隙不均，轉子與定子間環形間隙不均勻一(yī)般不得超過10%。
特别值得注意的是，電(diàn)機振幅值在接近标準值時，即認爲還在合格範圍内的情況下(xià)，帶負荷以後往往電(diàn)機振幅值将超标，這是因爲整個深井泵傳動系統振動的因素是相互影響并共同作用的結果。
2. 泵體(tǐ)振源及判斷
(1)泵安裝及裝配偏差引起的振動。
泵體(tǐ)及推力瓦在安裝後的水平度和揚水管的垂直度超差将引起泵體(tǐ)的振動，同時這三個控制值又(yòu)有一(yī)定關聯。泵體(tǐ)安裝完後，揚水管及泵頭(不包括濾網)總長爲26m，均爲懸空挂置，如果揚水管垂直度偏差過大(dà)，在泵轉動中(zhōng)必将造成揚水管及軸等劇烈振動。揚水管垂直度超差過大(dà)還将在泵運轉過程中(zhōng)産生(shēng)交變應力，引起揚水管的斷裂。深井泵裝配完後，揚水管在總長度範圍内，垂直度誤差應控制在士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(dà)于10g，組裝完後應有8-12mm上下(xià)串動間隙。安裝及裝配間隙誤差是造成泵體(tǐ)振動的重要原因。 (2)傳動軸的渦動。渦動又(yòu)稱“甩轉”，是旋轉軸發生(shēng)的一(yī)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爲回轉運動，這種振動并不是在轉軸到達臨界轉速時發生(shēng)，而是在較大(dà)範圍内發生(shēng)且與轉軸本身的轉速關系較少。深井泵的甩轉主要由軸承潤滑不充分(fēn)引起，如果軸與軸承間的問隙較大(dà)，則回轉運動方向與軸的轉動方向相反，這種情況又(yòu)稱軸的抖動。特别是深井泵傳動軸很長，橡膠軸承和軸的配合間隙爲0.20-0.30mm，當軸與軸承存在一(yī)定間隙，軸與軸承不同心，中(zhōng)心距較大(dà)，間隙中(zhōng)又(yòu)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(fēn)或不及時等情況下(xià)，更易出現抖動。在某一(yī)瞬時轉動着的軸頸與橡膠軸承在一(yī)點接觸，軸頸受到軸承給它的切向力，設力作用方向與軸的轉速的方向相反，将此力向軸心平移，其力學效應相當于一(yī)個反時針方向的轉矩和一(yī)個作用在軸頸中(zhōng)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(xià)移的趨勢，因此軸頸将沿軸承壁作純滾動，相當于一(yī)副内齒輪，這樣就形成與軸旋轉方向相反的回轉運動。
這已被我(wǒ)(wǒ)們在日常運轉中(zhōng)的情況所證實，這種情況持續時間稍長還會使橡膠軸承燒損。
(3)超負荷引起的振動。
泵體(tǐ)推力瓦采用錫基巴氏合金，其允許負載爲18MPa(180kgf/cm2)。泵體(tǐ)在起動時，推力瓦的潤滑處于邊界潤滑狀态。在泵體(tǐ)出水口處分(fēn)别安裝有電(diàn)動蝶閥和手動閘閥。在泵起動同時打開(kāi)電(diàn)動蝶閥，由于淤沙沉積造成閥闆無法開(kāi)啓或人爲因素造成手動閘閥關閉，排氣不及時等，必将造成泵體(tǐ)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。
在泵出口依次設置Dg500短管、止逆閥、電(diàn)動蝶閥、手動閥、主管及水錘消除器，水的紊流運動産生(shēng)無規則的脈動現象，加上各閥的阻擋，局部阻力較大(dà)，引起動量的變化及壓力的變化，作用于管壁上及泵體(tǐ)上使其振動，這可以觀察壓力表數值的脈動現象來說明。紊流中(zhōng)脈動變化的壓力和速度場不斷傳遞給泵體(tǐ)能量，當紊流的主頻(pín)率與深井泵系統的固有頻(pín)率相近時，系統就要吸收能量并引起振動。爲減少這種振動影響，閥門應完全開(kāi)啓，短管應有相應長度并加設支座。按此處理後，振動值明顯減小(xiǎo)。
(5)深井泵的扭振。
長軸深井泵與電(diàn)機的聯接采用彈性聯軸器，傳動軸總長24.94m。在泵運轉中(zhōng)，存在着不同角頻(pín)率的主振動的疊加。角頻(pín)率不同的兩個簡諧振動合成後的結果不一(yī)定是簡諧振動，即泵體(tǐ)内部存在兩自由度的扭轉振動，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的進油油楔情況下(xià)，我(wǒ)(wǒ)們将原設備随機說明書(shū)中(zhōng)規定的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(yī)根梁上的泵相互影響引起的振動。
深井泵及電(diàn)機是安裝在兩根截面爲1450mmx410mm的鋼筋混凝土框架梁上的，每台泵與電(diàn)機的集中(zhōng)質量達18t，兩台相鄰泵在同一(yī)框架梁上的運轉振動，這又(yòu)是一(yī)個兩自由度的振動系統，當其中(zhōng)一(yī)台電(diàn)機振動嚴重超标在不帶負載試運轉時，即彈性聯軸器不連接而空轉電(diàn)機時，另一(yī)台正常運轉泵的電(diàn)機振幅值升至0.15mm左右，此種情況不易被察覺，應引起注意
上一(yī)篇: 泥漿泵的日常維護知(zhī)識
下(xià)一(yī)篇： 井用潛水泵的使用及維護
