矿井水泵振动故障分析

马黎莉

（山西新景矿煤业有限责任公司， 山西 阳泉 045000）

引言

矿井生产是深入地层的作业活动，生产作业过程中，会有大量的地下水涌入矿井之中，这时候作业安全性、作业速度以及质量将会大幅度下降。倘若不及时排除水，会对建好的矿井造成破坏。为了工程的顺利进行，保护煤矿资源不受到破坏，水泵的正常使用尤其重要[1]。但是实际情况中，水泵故障时有发生，经过频谱和波形分析，发现故障是由于摩擦诱发振动造成油路堵塞形成的。对其原因进行探索测试，不仅有利于解决矿井水泵故障问题，还能保证煤矿生产的安全问题。

1 振动故障情况

经过调查发现，水泵电机一般的转速为1 480 r/min，泵轴转速为225 r/min。当轴承为滑动轴的时候，水泵轴在垂直方向振动会超标。根据转动频公式f＝w/60 Hz，可以计算出泵轴的转频等。

1.1 频率特征

水泵振动属于非线性振动，其频带范围宽广。转频外还有二、三阶等高次谐波。所以，频谱结构主要由转频以及高次谐波构成。

1.2 幅值特征

水泵振动在幅值特征上属于波动状态，是不稳定的，碰撞的时候现象更为突出，故障情况可能性加大，转频幅值下降，而高次谐波幅值却有所增长。

1.3 波形特征

水泵振动在波形特征上表现为削波状态。

2 水泵振动故障发生原因和特征

2.1 故障原因

水泵中发生的振动故障事故常见主要原因：转子不平衡，仪器设计的时候不对中线；联轴器安装不恰当；轴承磨损的间隙太大；地脚螺栓没有拧紧，有所松动；轴使用过度，不挺直，有弯曲现象；基础仪器安装不牢固，使用的时候才发现问题；转动部分摩擦过度，没有及时润滑，摩擦增大[2]；转动部分零件可能因为前面安装不到位，或是原理上缺陷，设备本身问题，工作时候松弛容易破裂；工作地机器放置位置不平容易垫板串动。

2.2 故障特征

2.2.1 不平衡、不对称的振动故障特征

由于水泵中有一个径向力会加重，造成叶轮的磨损，导致仪器不平衡。从频谱中看，谐波集中一阶转频，随着转速的增加，转速幅度跟着增大，但是不平衡会激起横向振动，谐波的成分复杂，集中在二阶转频的振动。

2.2.2 轴承振动故障特征

轴承若是有故障情况发生，也会引起水泵振动[3]。轴承故障一般发生在低频与高频之中明显集中在转频与高次谐波上。

2.2.3 轴弯曲振动故障特征

长时间不用水泵，会引起水泵起轴弯曲，振动往往是轴向一阶转频振动与横向一阶二阶转频振动。

2.2.4 转动部件松动振动故障特征

当水泵仪器里面发生零件松动时候，结合面的间隙将会被扩大，刚度不够也会导致振动故障。振动特征有多阶转频及高阶振动频率。

2.2.5 基座不牢固振动故障特征

水泵位置不平衡，底座不平，直接导致底板串动引起水泵振动。一般为三阶振动。

2.2.6 摩擦振动故障特征

在水泵实际运作的过程中，水泵转子与静子之间存在摩擦，叶轮与水泵机体也存在摩擦。这些都会导致水泵振动，振动特征有一阶、二阶、三阶的高次谐波。

3 摩擦振动原因分析

经过数据考量与部分实地勘察，发现大部分矿井水泵振动故障是由摩擦引起的。时域波通常显示为削波状态，故障发生的明显波形是截头余弦的波形。水泵轴承的垂直方位表现为单边的截头状态，说明频谱结构主要是转频和高次谐波。削波状态、截头余弦是最典型的摩擦特征。

3.1 转动部件的间隙不合适

为了提高水泵工作效率，设计水泵时把部件动静间隙做得比理论值小，也会导致振动故障的发生。

当水泵工作时间长，间隙增大，比理论值大以后，也会导致振动故障的发生。

3.2 轴振动幅度过大

动静间隙与理论值符合的时候也会导致转动部件摩擦增大，引起振动故障。

3.3 负荷过重

通常来说，每一个水泵承载量都有自己的设计理论值，若是承载过大会导致轴与轴承直接的摩擦增大，引起振动故障。

3.4 润滑度不够

仪器在润滑保湿的环境往往摩擦力会减小，摩擦损害力度减小，所以在水泵工作过程中时不时加一些润滑剂有利于提高水泵的工作效率。反之，低流畅的情况会造成水泵振动故障的几率增大[4]。

4 结语

是否能减少水泵振动故障在水泵稳定运行中是一个很重要的问题。我们在日常中要加强对水泵的检查监督力度，时刻关注零件的老化程度，及时更换被损害的零件，做好减少水泵振动故障工作，不仅能有效降低事故的发生机率，保护工作人员的生命安全，还能保证矿井生产稳定进行。