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长轴深井泵的振动故障分析

发布日期：2020-10-09 09:50:47 浏览次数：339

文摘：在分析大型深井泵振动故障及各种可能的振动原因的基础上，提出了一种现场判断电机和泵的简易方法。攀枝花
钢铁公司在金沙江上游修建了大型深井泵站。泵站由两个内径18米、深31米的深井和一个上部车间组成。金沙江水通过4条dg1200管线进入深井。钢筋混凝土框架梁上有20台30jd-19x3防砂深井泵，截面为1450mm×410mm。经过长期的安装和维护，我们对其振动的原因进行了探讨。

一、深井泵

相关技术性能参数型号：30jd-19x3，三级叶轮

流量：1450m3/h

传动轴长度：24.94m，共9轴

泵轴直径：080mm

泵轴材质：40Cr

转速：985r/min

推力瓦油温：<50℃

冷却水压力：0.8Mpa

提升管内径：500mm

扬程：80m

橡胶轴承润滑介质：清水

不带电机单机重量：14T

立式电机型号jkl15-6

额定功率：500kW
）
额定电压：6000V

额定电流：60A

电动机转子转动惯量：58kg·M2

电动机重量：4T

电动机和泵体在垂直和水平方向的允许振幅值：<1238）l0mm

，水中含沙量不大于0.1%，粒径不大于（1）238）2mm，泵的{今日热}一级叶轮应浸入动水位LM以下。目前（1244年）8月洪水期间，深井泵抽取的金沙江水最高含沙量已达近20%。

二、振动故障判断

泵和电机运行中发生振动。有条件时，应先断开两者之间的联轴器，分析振动源是泵还是电机，仔细检查立式电机底座与泵的连接固定螺栓是否紧固，安装后的水平度是否超差。

1。电动机的振动源及

（1）转子工作转速是否接近临界转速的判别。通过计算电机轴的扭转刚度，以及电机的扭振频率是否接近电机的临界转速、泵的角频率和电网频率来产生共振。特别是首次使用的电机，应进行振动故障的分析和计算。电动机转子的工作转速应至少比临界转速低25%或比临界转速高40%左右。在分析中，应考虑到电机转子的质量不能简化为集中质量，而是沿轴分布。因此，在分析临界转速时，应考虑二阶和三阶临界转速。

（2）电机转子不平衡。
电动机转子不平衡是振动的主要和常见原因。以17、19台电机为例，用速度振动仪（位移计）测得的振动速度为9.8-10mm/s，与is02372振动速度标准相比，Ⅲ类机械应小于4.5mm/s，而在9.8-l0mm/s状态下，振动计测得的电机振幅值达到{hottag}0.3毫米为了查明电机转子的不平衡度，我们在现场制作了两个钢架，分别架设两条平行轨道（注意钢架要有足够的刚度）。钢轨上表面处理光滑干净，轨面用水准仪找平固定。检查时，将电机转子放在两根轨道上，用手推动转子来回滚动多次。每次静止后，标记转子底部。在偏心位置的对称点上粘上粘性物质，然后转动转子多次，直到转子能停在任何位置，确认电机转子已达到静平衡状态。用当量质量代替膏体平衡电机转子。如果上述方法不能解决问题，则需要检查电机转子的动平衡。在转子一侧加上45-5g平衡块后，两台电机的振幅值减小到0.05mm，位移计测得的振动速度约为2.1mm/s.
（3）对于正常使用一段时间的电机，应检查振动原因，看轴承是否存在振动间隙过大，转轴座固定螺丝有无松动，转轴有无磨损弯曲，或部分绕组短路，气隙不均。一般情况下，转子和定子之间的环形间隙不应超过10%。

特别值得注意的是，当电动机的振幅值接近标准值时，即认为电动机的振幅值仍在可接受的范围内，电动机的振幅值往往会超过标准值。这是因为整个深井泵驱动系统的振动因素是相互影响、相互作用的结果。

2.泵体振动源及判断

（1）泵安装及装配偏差引起的振动。如果泵体和推力瓦安装后的水平度和吊管的垂直度超差，会引起泵体的振动。泵体安装后，吊管和泵头（不含滤网）总长26m，悬于空中。如果提升管的垂直度偏差过大，在泵的旋转过程中会引起提升管和轴的剧烈振动。如果提升管的垂直度过大，在泵的运行过程中会产生交变应力，导致提升管断裂。深井泵组装后，提升管的垂直度误差应控制在总长度范围内±2mm。泵的水平误差为<；0.05/l000mm。泵头叶轮静平衡公差不大于10g，装配后上、下串间隙应为8-12mm。安装装配间隙误差是引起泵振动的重要原因。

（2）驱动轴旋转。旋转又称“旋转”，是旋转轴的一种自激振动。它既不具有自由振动特性，也不具有强迫振动特性。它的特点是轴在轴承之间旋转。这种振动在轴达到临界转速时不会发生，而是在很大范围内发生，与轴本身的转速关系不大。深井泵摆动的主要原因是轴承润滑不足。如果轴与轴承之间的间隙过大，则轴的旋转方向与轴的方向相反，也称为轴晃动。特别是深井泵的驱动轴很长，橡胶轴承与轴的配合间隙为0.20-0.30mm。当轴与轴承之间有一定间隙时，轴与轴承不同心，中心距大，间隙内缺乏润滑，如深井泵橡胶轴承润滑给水管破裂、堵塞等，误操作导致供水不足或延误。在某一时刻，轴颈在某一点上与橡胶轴承接触，轴颈受到轴承给定的切向力。如果力的方向与轴速度的方向相反，则力将平移到轴上。机械效应相当于逆时针方向的扭矩和作用在轴颈中心的力。力与轴承壁接触点的切线方向平行，使轴颈移动，使轴颈沿轴承壁滚动，相当于一对内齿轮，从而形成与轴旋转方向相反的旋转运动。
我们的日常运作证实了这一点。如果这种情况持续一点，橡胶轴承也会烧坏。
（3）过载引起的振动。泵体推力瓦采用锡基巴氏合金，许用载荷为18Mpa（180kgf/cm2）。泵体启动时，推力瓦润滑处于边界润滑状态。泵体出水口分别安装电动蝶阀和手动闸阀。泵启动时，电动蝶阀因泥沙淤积无法打开，或人为原因手动闸阀关闭，排气不及时，必然造成泵体剧烈振动，并迅速烧坏推力瓦，如15、17泵等。

（4）出口紊流振动。泵出口依次设置Dg500短管、止回阀、电动蝶阀、手动阀、主管、水锤消除器。水的湍流产生不规则的脉动。由于每个阀门的堵塞，局部阻力较大，引起动量和压力的变化，作用在管壁和泵体上，使其振动。这种现象可以通过观察压力表上的压力值来解释。当紊流的主频接近深井泵系统的固有频率时，系统会吸收能量引起振动。为减少振动影响，阀门应全开，短管应有相应长度并加支撑。经此处理后，振动值明显降低。

（5）深井泵扭振。长轴深井泵与电机采用弹性联轴器连接。传动轴全长24.94m，在泵的运行过程中，存在不同角频率的主振动叠加。合成两个不同角频率简谐振动的结果不一定是简谐振动，即泵体存在两个自由度的扭振，这是不可避免的。主要影响瓦的推力和振动。因此，在每个平面推力瓦都有相应的进油楔的情况下，我们将原设备手册中规定的68#油改为100油，以提高推力瓦润滑油的粘度，从而形成并保持推力瓦的动压润滑膜不受损坏。

（6）安装在同一横梁上的泵相互影响引起的振动。深井泵和电机安装在两个截面为1450mmx410mm的钢筋混凝土框架梁上。每台泵和电机的集中质量达到18t，相邻两台泵在同一框架梁上的运行振动是另一个两自由度的振动系统。当其中一台电机在空载试运行中严重超标，即弹性联轴器未连接，电机空转时，另一台正常运行泵的电机振幅值上升至0.15mm，不易检测，应引起注意。

关键词： 深井泵

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