臥式管道離心泵：常見故障分析「已解決」精選

　　管道離心泵是石油化工、冶金、礦山等行業的常用設備，臥式管道離心泵同時也做做為日常生產生活中應用較廣泛的機械設備，其故障診斷技術在G內外得到了較大的發展,在G民生產中起到了重大的作用。為實現離心泵長期、安全、穩定地運行 ,要求用戶及操作人員對離心泵的常見故障有全面的了解 ,使離心泵更好地服務于生產。由于機械系統工作過程是復雜的 ,有很多故障是來自多種影響因素 ,對其實施故障診斷比較困難 ,盡管人們已對其開展了很多研究并取得了一些研究成果 ,但在企業中的應用還不是很普遍。

　　1.離心泵的常見故障

　　下面針對離心泵的一些常見故障,進行詳細地分析。

　　1. 1 　轉子不對中故障

　　轉動機器的轉子之間通常用聯軸器連接構成軸系 ,傳遞運動和轉矩。由于機器的安裝誤差、工作狀態下熱膨脹、承載后的變形以及機器基礎的不均勻沉降等 ,會造成機器工作時各轉子軸線之間產生不對中。據統計分析 30 %～50 %存在不同程度的不對中 ,嚴重的不對中會造成設備部件的過早損壞 ,同時會造成能源的浪費。

　　不對中既可產生徑向振動 ,又會產生軸向振動;既會造成臨近聯軸節處支承的振動 ,也會造成遠離聯軸節的自由端的振動。不對中易產生 2 倍頻率振動 ,嚴重的不對中有時會產生類似松動的高諧波振動。

　　轉子不對中振動特征譜的特點 :徑向振幅中的 2 倍頻振幅大 ;轉子軸向振幅超標 (2 倍頻偏大主要是軸線平行偏移型不對中 ;1 倍頻偏大主要是兩軸線夾角偏移型不對中) ;聯軸節兩側的軸頸振動較大;轉子徑向振動、軸向振動隨負荷增大而增加。

　　轉子不對中通常分為 :角度不對中、平行不對中、復合不對中、軸承不對中。以下列舉出各類不對中情況的譜圖特征。

　　1. 1. 1 　角不對中故障

　　角度不對中特征譜的特點 :

　　(1) 會產生較大的軸向振動 ,頻譜為基頻和 2 倍頻為主 ,還常見基頻和 2 倍、3 倍頻都占優勢的情況。

　　(2) 如果 3 倍頻超過 30 %～50 % ,則可認為是存在角度不對中。

　　(3) 聯軸節兩側軸向振動相位相差 180°。

　　1. 1. 2 　平行不對中故障平行不對中特征譜的特點 :

　　(1) 振動特性類似于角度不對中 ,但徑向振動較大。

　　(2) 頻譜中 2 倍頻較大 ,常常超過基頻。

　　(3) 角度不對中和平行不對中嚴重時 ,會產生較多諧波的高諧次(4～8 倍頻) 振動。

　　(4) 聯軸節兩側相位相差也是180°。

　　1. 1. 3 　軸承不對中故障

　　軸承不對中實際上反映的是軸承坐標高和左右位置的偏差。由于結構上的原因 ,軸承在水平和垂直方向上具有不同的剛度和阻尼 ,不對中的存在加大了這種差別。不對中過大時 ,會使軸承工作條件改變 ,在轉子上產生附加的力和力矩 ,使轉子失穩或產生碰磨。

　　軸承不對中會產生基頻2 倍頻 ,振動以軸向為主; 通過找對中無法消除振動 ,只有卸下軸承重新安裝。

　　1. 2 　轉子不平衡故障

　　轉子不平衡是由于轉子部件質量偏心或轉子部件出現缺損造成的故障 ,它是旋轉機械Z常見的故障。通常設備的一個轉子是一根軸和多個輪盤組成的 ,每個輪盤都可能存在質量偏心 ,2 個以上的輪盤可能將多質點的質量偏心合成一個或多個矢量 ,造成轉子的力不平衡型平衡類問題或造成偶不平衡型平衡類問題 ,以及力與偶復合型不平衡問題。

　　1. 3　轉子支承部件松動的故障

　　轉子支承部件連接松動是指系統結合面存在間隙或連接剛度不足 ,造成機械阻尼偏低、機組運行振動過大的一種故障。支承系統結合面間隙過大 ,緊力不足 ,在外力或溫升作用下產生間隙 ,固定螺栓強度不足導致斷裂或缺乏防松措施造成部件松動 ,基礎施工質量欠佳等都是造成松動的常見原因。

　　常見的機械松動有3種：結構框架或者底座松動、軸承座松動、軸承等部件松動。

　　1. 3. 1 　 結構框架或底座松動主要包括以下幾方面的故設備故障：支腳、底板、水泥底座松動，強度不夠;框架或者義板變形;緊固件松動等。

　　由結構框架或底座松動引起振動的特征為：

　　(1)類似不平衡或不對中，頻譜主要以1倍頻為主;

　　(2)振動具有局部性，只表現在松動的轉子上;

　　(3)同軸承徑向振動垂直，水平方向相位差0或180°;

　　(4)底板連接處相鄰結合面的振動相位相差180°;

　　(5)如果軸承緊固是在軸向，也會引起類似不對中的軸向振動。

　　1.3.2 結構軸承座晃動或開裂引起的松動結構、軸承座晃動或開裂引起的松動包括以下幾方面的故障：結構或軸承座開裂、支承件長度不同引起的晃動;部件同隙出現少量偏差時(尚無碰撞);緊固螺絲松動等。由于結構軸承座晃動或開裂引起松動的振動特征：

　　(1)主要以2倍頻為特征(主要是徑向2倍頻超過基頻的50%);

　　(2)幅值有時不穩定;

　　(3)振動只有伴隨其他故障如不平衡或不對中時才有表現，此時要消除不平衡或不對中將很困難;

　　(4)在間隙達到出現碰撞前，振動主要是基頻和2倍頻;出現碰撞后，振動將出現大量諧頻。

　　1.3.3 軸承在軸承座內松動或部件配合松動軸承在軸承座內松動或部件配合松動包括以下幾方面的故障：軸承在軸承座內松動;軸承內圈間隙大，軸承保持架在軸承蓋內松動;軸承松動或與軸有相對轉動等。

　　軸承在軸承座內松動或部件配合松動引起振動的特征：

　　(1)常常出現大量的高倍頻，有時10倍、甚至20倍頻，松動嚴重時還會出現半頻及諧頻成分;

　　(2)半頻及諧頻往往隨不平衡或不對中等故障出現;

　　(3)振動具有方向性和局部性;

　　(4)振動福值變化較大，相位有時也不穩定。

　　1.4 齒式聯軸器卡死的故障

　　一般情況下，齒式聯軸器允許軸系存在一定的不對中，但不對中量超過聯軸器許用位移或聯軸器內零件潤滑不當，聯軸器便會處于卡死狀態，使轉軸之問變為剛性聯接引起振動。

　　1.5 轉軸橫向裂紋的故障

　　轉軸裂紋故障概率比其他故障小得多，但因能造成軸裂紋的因素有很多，如各種因素造成的應力集中復雜的受力狀態、惡劣的工作條件及環境等等，而且裂紋對振動的響應不夠敏感，有可能發生斷軸事故，因此危害是很大的。橫向軸裂紋的振動帝有非線性性質，出現2倍、3倍等高倍分量，隨著裂紋擴展，剛度進一步下降，1倍2倍等頻率幅值隨之增大。

　　1. 6 　偏心轉子的故障

　　偏心是指定子與轉子之間不同心的一種故障。當旋轉泵有幾何偏心時,除會產生一階頻率振動外, 還會由于流體不平衡造成葉輪葉片通過頻率倍頻的振動。由偏心造成的激振力與負荷有關 ,而與轉速沒有直接關系,因此,對偏心故障的診斷 ,一般需要改變負荷情況,進行對比測試才能肯定。

　　1. 7 　轉子彎曲故障

　　轉子彎曲故障多發生在設備較長時間停用后重新開機情況下 ,這多半是設備停用后產生了轉子彎曲的故障。轉子有永久性彎曲和暫時性彎曲2 種情況。永久性彎曲是指轉子軸呈弓形 ,造成永久彎曲的原因有設計制造缺陷、長期停放方法不當、熱態停機時未及時盤車或涼水急冷所致。臨時性彎曲指可恢復的彎曲 ,造成臨時性彎曲的原因有預負荷過大、開機運行時暖機不充分、升速過快等致使轉子熱變形不均勻。

　　轉子彎曲的振動特征類似動不平衡,時域波形近似的等幅正弦波,振動以基頻率振動，也可產生2 倍頻率振動。類似于不對中 , 通常振幅穩定。軸向和徑向均有很大的響應。

　　1. 8 　轉子與定子摩擦故障

　　轉子在轉動過程中與定子的摩擦會造成嚴重的設備故障。在摩擦過程中，轉子剛度發生改變從而改變轉子系統的固有頻率，可能造成系統共振。碰磨時振幅突然增大;須語成分較豐富，譜線密集，呈齒形分布，以1倍頻及其高次諧波為主，時城波形有劑頂現象：嚴重時出現大量的亞諧波，并伴隨有噪音。而且摩擦會造成功耗上升和效率下降，同時局部會有溫升，因此工藝參數對轉子與定子摩擦的故障

　　1. 9 　滾動軸承的故障

　　滾動軸承在運轉過程中可能會由于各種原因引起損壞 ,如裝配不當、潤滑不量、水分和異物侵入、腐蝕和過載等都會導致軸承過早損壞。即使在安裝、潤滑和使用維護都正常的情況下 ,經過一段時間運轉 ,軸承也會出現疲勞剝落和磨損而不能正常工作。

　　滾動軸承的主要故障形式 :疲勞剝落、磨損、塑性變形、銹蝕、斷裂、膠合、保持架損壞等。

　　對滾動軸承進行故障診斷的實用方法是振動分析 ,振動信號的簡易診斷法有以下幾種 :

　　(1) 振幅值診斷法 ,即利用峰值 Xp 均值X以及均方根Xrms進行故障診斷 ;

　　(2) 波形因數診斷法 ,波形因數為峰值與均值之比 ,當 Xp/X值過大時,表明滾動軸承可能點蝕。當Xp/X值過小時 ,則可能發生了磨損 ;

　　(3) 波峰因數診斷法 ,波峰因數為峰值與均方根值之比 ,正常 Xp/Xrms 產較小的穩定值 ,一旦軸承出現了損壞 ,則會產生沖擊信號 ,振動峰值明顯增大 , Xp/Xrms增大 ,當故障不斷擴展 ,峰值達到G限值時 , 均方根值則開始增大 , Xp/Xrms 逐步減小 ,直至恢復到無故障時的大小 ;

　　(4) 峭度系數診斷法 ,振幅滿足正態分布規律的無故障軸承,其峭度值約為3 ,隨著故障的出現和發展 ,峭度值具有與波峰因數類似的變化趨勢。

　　2 結語

　　本文主要對臥式管道離心泵中經常出現的故障機理進行分析，為在實際生產中判斷解決此類設備問題提供了理論依據。總之，離心泵運轉過程中，難免會出現各種各樣的故障。因而，如何提高泵運轉的可靠性、壽命及效率，以及對發生的故障及時準確的判斷處理，是保證生產平穩運行的重要手段。如果你對上文所述的管道離心泵常見故障還有不了解的地方，可致電我公司技術部，我們有專業的技術工程師為您解決問題。

本文參考資料來源： 中國泵閥網 泵閥商務網 中國知網