【深井泵 】如何解決大型長軸(zhóu)深井泵 的(de)振動故障問題
時間(jiān):2010/9/23 來源:浙江香蕉视频网站江泵業有限公司
通過對大(dà)型深井(jǐng)泵的振動故障分析及可能產生振動的各種原因,提出了(le)在現場對電動機及泵進行簡易判斷的(de)方法。
一、深井泵有關(guān)技術性能參數
型號:30JD-19x3,三級(jí)葉輪
流量:1450m3/h
傳動軸長:24.94m,共(gòng)9根軸
泵軸(zhóu)徑:080mm
泵軸材質:40Cr
轉速:985r/min
推力瓦油溫:<50℃
冷卻水壓力:0.8MPa
揚水管內徑:500mm
揚程:80m
橡膠軸(zhóu)承(chéng)潤滑介質:清水(shuǐ)
不含電機時單機重:14t
立式電機型號JKL15-6
額(é)定功率:500kW
額定電壓:6000V
額定電流:60A
電機轉子轉動慣量:58kg·m2
電機重(chóng):4t
電機及泵體垂直與水平方向允許振幅值:<0.l0mm
此深井泵要求(qiú)水質含沙量不大(dà)於0.1%,粒(lì)度不大於0.2mm,且水泵(bèng)的第一級葉輪應浸人動(dòng)水位lm以下。目前在七、八月洪水期間深井泵抽取金沙江(jiāng)水含沙量高已接近20%。
二、振動(dòng)故障的判斷
泵與電機運轉中發生振動,在有條件時,首(shǒu)先應斷開兩者之(zhī)間的聯軸器,分(fèn)析振源是(shì)來自於泵還是電機,並仔細檢查(chá)立式電機底座與泵的連接(jiē)固(gù)定螺(luó)栓是否擰緊,安裝後的水平度是(shì)否超差。
1.電機振動源及判別
(1) 轉子(zǐ)工作轉速是否接近臨界轉速(sù)。
可以通過計算電機軸(zhóu)的扭轉剛度及電機扭振頻率是否同電機臨界轉速、泵角頻率及電網頻率接近產生共振。尤其是第一(yī)次使用的(de)電機(jī),發生(shēng)振動故障(zhàng)時,要進行分析計算。電機轉(zhuǎn)子(zǐ)的工作轉速應至少低於(yú)臨界轉速25%或高於臨界轉速40%左右。在分析時還要(yào)考慮到電機轉子的質量不能簡化成集中質量情況,而是沿轉軸分(fèn)布,因而分析臨(lín)界轉速時應(yīng)分析到二階(jiē)和(hé)三階等(děng)主要臨(lín)界轉速。
(2) 電機轉子的不平衡。
電機轉(zhuǎn)子的(de)不(bú)平衡(héng)是主要和常見的(de)振動原因,如:17#、19#電機(jī),用速度(dù)測振儀(位移計)測得電機振動速度(dù)為9.8-l0mm/s,對照IS02372振動速(sù)度標準,III類機械應(yīng)小於4.5mm/s,而在(zài)9.8-l0mm/s狀態下,用測振儀測(cè)得電機振幅值達到0.30mm。為了摸清電機轉子的不平衡(héng)程度,我們在現場製作了兩副鋼架分別架設兩條平行鋼軌(要注意鋼架應有足夠的剛度),鋼軌上表麵處理成光滑潔麵,用(yòng)水平儀配合將鋼軌麵調整水平並固定。檢查時將電機轉子置於兩條鋼軌之上,用(yòng)手推動轉子來回(huí)滾動多次,每次待其靜止後,在轉子下麵作上(shàng)標記。用粘(zhān)性物粘貼在偏重位(wèi)置的對稱點上,再對轉子進行多次轉動直至轉子在隨意位置都能停止時,確(què)認電機轉子已達到靜平衡狀態。以等效質量取代粘貼物,完成電機轉子的平(píng)衡工作。如采用上(shàng)述方法仍不能解決問題時,就需要(yào)將電機轉(zhuǎn)子作動平衡檢驗。上述兩台電機即(jí)在轉子一側增加45-5g平衡重量後,振幅值減至0.05mm,用位移計測得振動速度值在2.1mm/s左右。
(3) 對已正常使用(yòng)過一段時間的電機,其振動原因(yīn)要檢查軸承(chéng)間隙是(shì)否過大,轉軸座固定螺釘是否鬆動,轉軸是否有(yǒu)磨損和彎曲(qǔ)或某一部分繞組短路、氣隙不均,轉子與定子(zǐ)間環形間隙不均(jun1)勻一般不得超過(guò)10%。
特別值得注意的是,電機振幅值在接近標準值時,即認為還在合格範圍內的情況下,帶負荷以後往往電機振幅值(zhí)將超標,這是因為(wéi)整(zhěng)個深井泵傳動係統振(zhèn)動的因(yīn)素是相互影響並(bìng)共同作用的結果。
2. 泵體振源及判斷
(1)泵安裝及裝配偏差引起的振動。
泵體及推力瓦在安裝後的水平度和揚水管的垂直度超差將(jiāng)引(yǐn)起泵體的(de)振動,同時這三個控製值又有一定關(guān)聯。泵體安裝完後,揚水管(guǎn)及泵頭(不包括(kuò)濾網)總長為26m,均為懸空掛置,如果(guǒ)揚水(shuǐ)管垂直度偏差過大(dà),在泵轉動中必將造成揚水管及軸等劇烈振動。揚水管(guǎn)垂直(zhí)度超差(chà)過(guò)大還將在泵運轉過(guò)程(chéng)中產生交變應力,引起揚水管的斷裂。深井泵裝(zhuāng)配完後,揚(yáng)水管在(zài)總長度範圍內,垂直度誤差(chà)應控製在士2mm。泵的縱橫向水平誤差 < 0.05/l000mm。對泵頭葉(yè)輪靜平衡允差不大於10g,組裝完後應有8-12mm上下串動間隙。安裝(zhuāng)及裝配間隙誤差是造成泵體振動的(de)重要原因。 (2)傳動軸的渦動。渦動又稱“甩(shuǎi)轉”,是旋(xuán)轉軸發生的(de)一種自激振動,它既不具有自由振動的特征,也不屬受迫振動的類型(xíng)。它的特征是(shì)軸在軸承間表現為回轉(zhuǎn)運動,這種振動並不是在轉軸到達臨界轉速時發生,而是在較大範圍內發(fā)生且與轉軸本身的轉速關係較少。深井泵的甩轉主要由軸承潤滑不充分引起,如果軸與軸承間的問隙較大,則回轉運動方向與(yǔ)軸的轉(zhuǎn)動方向相反,這種情況又稱軸的抖動。特別是深井泵傳(chuán)動軸很(hěn)長,橡(xiàng)膠軸承和軸的配合間隙為0.20-0.30mm,當軸與軸承存在(zài)一定間隙,軸與軸(zhóu)承不同心,中心距較大,間隙中又缺乏潤滑時,例如(rú)深井泵橡膠軸承(chéng)的潤滑供水管斷裂、堵塞、誤操作造成供水不充分或不及時等情況下,更(gèng)易(yì)出現抖動。在某一瞬時轉動著的(de)軸頸與橡膠軸承在一點(diǎn)接觸,軸頸受到軸承給它的切向力,設力作用方向(xiàng)與軸的轉速的方向相反,將此力(lì)向(xiàng)軸心平移,其力學(xué)效應相當於一個反時針方向的轉矩和一(yī)個作用在(zài)軸頸中心的力,這(zhè)個力平行於軸承壁接觸點(diǎn)的切線方向,並且有使軸頸下移的趨勢,因此軸頸將沿軸承壁作純(chún)滾(gǔn)動,相當(dāng)於(yú)一副內齒輪,這樣就形成與軸旋轉方向相反(fǎn)的回轉運動。
這已被我們在日常運轉中的情況(kuàng)所證(zhèng)實,這種情況持續時間(jiān)稍長還會使橡膠軸承燒損。
(3)超負荷引起(qǐ)的振(zhèn)動。
泵體推力瓦采用錫基巴(bā)氏合(hé)金(jīn),其允許負載為(wéi)18MPa(180kgf/cm2)。泵體在起動(dòng)時,推力瓦的潤滑處於邊(biān)界潤滑狀態。在泵體出水口處分別安裝有電動蝶閥和手(shǒu)動閘閥。在泵起動同時打(dǎ)開電動蝶閥,由於淤沙沉積造(zào)成閥(fá)板無法開(kāi)啟或人為(wéi)因素(sù)造成手動閘閥關閉,排氣不及時(shí)等,必將造成泵體的劇烈振動,並很(hěn)快燒損推力瓦,如(rú)15#、17#泵即是如此。
(4)出口湍流振動。
在泵出(chū)口(kǒu)依次設置Dg500短管、止逆(nì)閥、電動蝶閥、手動閥、主管及水錘(chuí)消除器,水的紊流運動產(chǎn)生無規則的脈動現象,加上各閥的阻擋,局部阻力較(jiào)大,引起動量的變化及(jí)壓力的變化,作用於管壁上及泵體上使其振動(dòng),這可以(yǐ)觀察壓力表數值的脈動現象來說明。紊流(liú)中脈動(dòng)變化的壓力(lì)和速度場(chǎng)不斷傳遞給泵體能量,當紊流的主頻率與深井泵係統的固有(yǒu)頻率相近時,係統就要吸收(shōu)能量並引起振動。為減少(shǎo)這種振動影響,閥門應完全開啟,短(duǎn)管應有相應長度(dù)並加設支座。按此處理後,振動值明顯減小。
(5)深井泵的扭振。
長軸深(shēn)井泵與電(diàn)機的聯接采用彈性聯軸器,傳動軸總長24.94m。在泵運轉中,存在著不同角頻率的主振動的疊加。角頻率不(bú)同的兩個簡諧振動合成後的結果不一定是簡諧振動,即泵體內部存在兩自由度的(de)扭轉振動,這是不可避免的。這種振動主要影響(xiǎng)和損害推力瓦。因此在保證每塊平麵推力瓦有相應(yīng)的進油油(yóu)楔情況下,我們將原設備隨機說(shuō)明書(shū)中規定的68#機油改換成(chéng)100#機油,提高推力(lì)瓦潤滑油的粘度,使推力瓦油液動壓潤滑膜的形成和保持不被破壞。
(6)裝在同一根梁上的泵相互影響引起的振動。
深井泵及電機是安裝在兩(liǎng)根截麵為1450mmx410mm的鋼筋混凝土框架梁上(shàng)的,每台泵與(yǔ)電機的集中質量達18t,兩台相鄰泵在同一框架梁上的運轉振(zhèn)動,這又是一個兩(liǎng)自由度的振(zhèn)動係統,當(dāng)其中一台電機振動嚴重(chóng)超標在不帶負載試運轉時,即彈(dàn)性聯軸器不連接(jiē)而空轉(zhuǎn)電機時,另一台正常(cháng)運轉泵的電機振幅值升至(zhì)0.15mm左右,此種情況不易被察覺,應引起注意。
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