淺談離心泵常見振動(dòng)故障的簡(jiǎn)易診斷方法

戰(zhàn)陛博

（中國石油遼陽石化公司動(dòng)力廠，遼寧 遼陽 111003）

1 前言

離心泵是石化企業(yè)常見的設(shè)備，由于受制造精度、裝配質(zhì)量、工藝調(diào)整、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等諸多因素的影響，在運(yùn)行過程中，離心泵經(jīng)常發(fā)生各種振動(dòng)故障。離心泵發(fā)生振動(dòng)故障時(shí)，輕則振動(dòng)，重則飛車，給生產(chǎn)裝置的安穩(wěn)運(yùn)行帶來了嚴(yán)重困擾，進(jìn)而降低了企業(yè)的生產(chǎn)效益。為了避免重大設(shè)備故障的發(fā)生，就要采用一定的診斷方法和手段，分析故障產(chǎn)生的原因，提出相應(yīng)的治理措施，將設(shè)備故障消除在萌芽狀態(tài)，保證設(shè)備的安穩(wěn)、有效運(yùn)行。離心泵的振動(dòng)故障類型很多，下面針對(duì)幾種常見的故障，提出一種快捷實(shí)用的簡(jiǎn)易診斷方法，以供讀者參考。

2 常見故障診斷方法

2.1 不平衡故障

不平衡故障是指離心泵轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心與其旋轉(zhuǎn)中心線之間存在一定量的偏心距，轉(zhuǎn)子在工作時(shí)不斷受到周期性離心力的影響，在泵軸承上產(chǎn)生動(dòng)載荷，從而引起泵振動(dòng)的現(xiàn)象。

診斷方法：（1）振動(dòng)波形近似正弦波；（2）振動(dòng)特征頻率為工作頻率；（3）振動(dòng)方向以徑向?yàn)橹鳎唬?）軸心軌跡為橢圓；（5）振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化明顯。

2.2 不對(duì)中故障

當(dāng)泵轉(zhuǎn)子和電機(jī)轉(zhuǎn)子用聯(lián)軸器連接時(shí)，如不處在同一直線上，就會(huì)出現(xiàn)軸系不對(duì)中。由于不對(duì)中，將導(dǎo)致軸向和徑向交變力，引起軸向振動(dòng)和徑向振動(dòng)。

診斷方法：（1）振動(dòng)波形為工頻和倍頻的疊加波形；（2）振動(dòng)特征頻率為工作頻率的2倍；（3）徑向和軸向振動(dòng)都較大；（4）軸心軌跡為雙環(huán)橢圓；（5）振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化明顯。

2.3 部件松動(dòng)故障

當(dāng)離心泵各結(jié)合面存在間隙或連接剛度不足，就會(huì)造成機(jī)械阻尼降低，極小的不平衡或不對(duì)中等故障都會(huì)導(dǎo)致支撐系統(tǒng)產(chǎn)生很大的振動(dòng)。

診斷方法：（1）波形圖中振幅不規(guī)則變化，含有明顯的高次諧波成分；（2）振動(dòng)頻率以工作頻率為主，伴有其他倍頻成分；（3）松動(dòng)方向振動(dòng)值較大；（4）軸心軌跡紊亂；（5）振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化明顯。

2.4 滾動(dòng)軸承故障

滾動(dòng)軸承是離心泵最常用的軸承，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于裝配不當(dāng)、潤滑不良、異物混入、介質(zhì)腐蝕和過載荷等原因，可能導(dǎo)致軸承疲勞剝落和過早磨損，進(jìn)而出現(xiàn)機(jī)組發(fā)熱振動(dòng)和軸承損壞。

診斷方法：（1）振動(dòng)波形上下不對(duì)稱，出現(xiàn)尖銳波形；（2）由于滾動(dòng)軸承故障常常伴隨沖擊信號(hào)，振動(dòng)加速度頻譜上會(huì)出現(xiàn)明顯的高頻成分及邊頻帶；（3）故障軸承部位溫度上升，并出現(xiàn)周期性沖擊噪聲；（4）軸心軌跡紊亂；（5）振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化明顯。

3 應(yīng)用實(shí)例

我公司一離心泵由一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速3000r/min，采用剛性聯(lián)軸器與泵連接。機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1

該機(jī)組于2020年6月停車檢修，再次開車后發(fā)現(xiàn)各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)幅值較停車檢修前均有所增大，且電機(jī)負(fù)荷端、泵負(fù)荷端振動(dòng)尤為明顯。

停車檢修前、再次開車后，測(cè)得機(jī)組各測(cè)點(diǎn)的全頻振值如表1所示。

表1 各測(cè)點(diǎn)全頻振值（RMS 單位：mm/s）

再次開車后，測(cè)點(diǎn)2和測(cè)點(diǎn)3波形圖、頻譜圖、軸心軌跡圖如圖2所示。

圖2 測(cè)點(diǎn)2水平方向頻譜圖

從表1可以看出，該機(jī)組再次開車后，各測(cè)點(diǎn)全頻振值均上漲，且以測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)3的徑向和軸向漲幅尤為明顯。同時(shí)，測(cè)點(diǎn)2和測(cè)點(diǎn)3水平方向的波形圖出現(xiàn)工頻和倍頻的疊加波形。從頻譜圖中可以看出，測(cè)點(diǎn)2和測(cè)點(diǎn)3水平方向的振動(dòng)特征頻率為工作頻率的2倍，且測(cè)點(diǎn)3的軸心軌跡圖呈現(xiàn)雙環(huán)橢圓，如圖3～6。綜合以上特征，我們分析認(rèn)為，造成機(jī)組高振動(dòng)的原因?yàn)椋涸摍C(jī)組軸系對(duì)中不良。

圖3 測(cè)點(diǎn)2水平方向波形圖

圖4 測(cè)點(diǎn)3水平方向頻譜圖

圖5 測(cè)點(diǎn)3水平方向波形圖

圖6 測(cè)點(diǎn)3軸心軌跡圖

鑒于機(jī)組振動(dòng)較大，我們建議現(xiàn)場(chǎng)立即停機(jī)處理，經(jīng)重新檢查、調(diào)整軸系對(duì)中后，于7月16日再次啟動(dòng)機(jī)組，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得機(jī)組各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值均恢復(fù)到正常范圍內(nèi)（見表2單位：mm/s）。

表2

4 結(jié)語

離心泵常見故障的簡(jiǎn)易診斷，是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，能夠快速有效地發(fā)現(xiàn)振源，識(shí)別設(shè)備故障，降低設(shè)備故障率，確保設(shè)備安全平穩(wěn)高效運(yùn)行。