离心泵机组振动故障诊断与分析

许小丹

摘要：振动是影响泵寿命及可靠性的重要因素，泵振动情况是评价其性能的重要指标。近年来，国内外专家对振动机理、振动监测分析系统及信号处理方法进行了大量研究。通过采集泵振动信号，并对信号进行时域分析、频域分析及振动有效值分析，发现叶片通过频率振动过大是导致泵振动超标的主要原因，并通过对叶轮及蜗壳进行处理后成功降低泵振动。

关键词：离心泵机组;振动故障;诊断

前言

振动是衡量离心泵运行状况的重要指标之一。离心泵的振动超标问题受到多方面因素的影响，其中包括了离心泵自身存在质量问题、工作人员操作不标准等。前者可以从设备的设计以及制造等方面进行检查及考虑，而后者可以从工作人员的操作维护、现场实际安装等方面进行考虑，从而发现导致

1泵结构及测试点布置

闭式冷却水泵为单级双吸卧式离心泵，额定转速为1490r/min，额定流量为2200m3/h，额定扬程为40m，比转速为267，并要求在1600m3/h、1800m3/h、2000m3/h、2200m3/h、2400m3/h测试点的振动值小于2.8mm/s。因此，在泵和电机轴承箱体位置，并使用数据采集及故障诊断系统开展振动信号采集、故障诊断分析工作。

2振动信号分析

2.1振动RMS分析

振动速度均方根RMS值又称为有效值，直接反应振动能量的大小，稳定性和重复性好，是评价旋转机械运转状态的重要指标。

在1600m3/h时，该水泵机组泵所有测试点振动均高于2.8mm/s，在1800～2400m3/h时驱动端水平方向及泵非驱动端水平方向2个测试点的振动偏大，超出规格书要求值2.8mm/s，其余测试点满足要求。为达到振动要求，对振动信号进行时域、频域分析，为减振设计提供参考。

2.2振动信号时域及频域分析

时域波形是反映振源最直观、最原始的信号表现形式，包含了丰富的振动特征信息，通过其包含的周期信号、谐波信号、短脉冲等信号，可对设备运行状态作出初步判断。频域分析是基于傅里叶变换（FFT）将复杂的时域信号分转换为频域信号，通过分析各频率分量的幅值、相位、功率及能量与故障特征频率的关系，能对设备的运行状态作出准确评价。泵振动超标主要是叶频振动过大所致，运行工况偏离额定工况越远，叶频振动越大，且在偏小流量工况时对叶频振动更加敏感。因此，降低泵振动的首要目标是降低泵叶频振动。

2.3泵性能分析

切割叶片外径降低了泵扬程，扬程降低的程度随流量增大而减小，但当流量为2450m3/h时，扬程降低较多。相较于切割定律，实际扬程在流量小于2000m3/h略微偏低，在2000m3/h以上时吻合较好。切割后高效点有向小流量移动趋势，由2200m3/h变为2100m3/h，且切割后在小于2200m3/h工况点效率略有提升，其他工况点效率略有降低。打磨隔舌有利于提高大流量工况的效率与扬程，降低小流量工况区的扬程，但对原高效点效率有较大影响。

3故障诊治

叶频振动是流道内产生压力脉动所诱发的高频振动，其影响因素众多，根据实践经验合理设计叶片与隔舌的径向间隙是降低叶频振动的有效措施。根据API610设计准则，对于单级扬程超过200m和单级功率超过225kW的泵，导叶式泵的径向间隙至少为叶尖半径的3%，蜗壳式泵为6%，以此来减小叶轮叶片通过频率振动和小流量时的低频振动。由于泵性能有一定余量，根据切割定律切割叶轮外径由427～420mm（第二次试验）以增大径向间隙降低叶频振动，但试验结果依然不能满足振动要求，因此继续切割隔舌4.5mm，修薄叶片进口边（第三次试验）。通过频谱分析发现，切割叶轮外径及打磨隔舌后由流体诱导振动导致的叶频贡献量明显降低，而其他频率分量的振动并无明显变化。切割叶轮外径，增大叶片径向间隙及打磨隔舌能降低叶片通过频率幅值，降低泵振动RMS，达到减振效果。切割叶轮外径对降低各工况点振动均有一定效果，且对偏小流量工况效果更为显著。此外，打磨隔舌也能降低叶片通过频率幅值，但效果较增大叶片径向间隙较差。

4降低离心泵振动超标的主要措施

4.1保障同轴及对中

在实际的发展过程中，想要有效保障离心泵的运行效率，就必须保障离心泵中的同轴处于对中的状态，这就需要离心泵中的所有回转零件，包括泵轴以及联轴器等，全部按照相关标准加工制造。除此以外，在安装过程中，联轴器的对中一定要严格按照相关标准实施。如果在安装过程中不能够保障其对中性，就会严重破坏其运行过程中的平衡性，在离心泵运转的过程中，这种不平衡的应力就会使得整个机组在运行过程中都出现振动问题。

4.2保障配管设计安装的合理性以及科学性

泵进出口管道进行安装的过程中，没有按照相应标准执行，就会导致离心泵的振动加剧。所以在对配管进行设计的过程中，应保障管道附件的变形应力、装配应力以及重力等这些额外的负荷不会对离心泵产生较大的作用及影响。就我国现阶段的发展状况来看，相关设计人员在对离心泵管道进行设计的过程中一定要符合以下相关标准：一是保障自身设置的管道支撑具有较强的合理性以及科学性;二是在实际施工过程中，尽可能地进行无应力管道的安装;三是有效地降低弯头的数量，将一些不必要的弯头设计去除。

4.3保障离心泵机组的基础装置

离心泵的地脚螺栓在机组建设以及安装過程中，大都采用预埋的方式将其埋在混凝土基础底座中，在机组橇座安装结束且符合相关要求之后，进行二次灌浆，这样就能够有效的保障基础底座与橇座之间在安装的过程中就形成一个较为完整的整体。在实际的建设过程中如果离心泵的基础强度不符合相应要求或是地脚螺栓的固定质量较差、重量比较轻等，就会导致离心泵机组运行过程中出现振动超标的问题。

结束语

通过上述内容我们能够知道：在现阶段的发展中，离心泵因为不同因素的影响以及作用，导致其在实际的运转过程中出现了振动超标的问题，所以相关企业应该采用有效的方式对其振动超标问题进行解决，从而促进自身更好的发展和壮大。

参考文献：

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