管道離心泵是石油化工、冶金、礦山等行業(yè)的常用設(shè)備，臥式管道離心泵同時也做做為日常生產(chǎn)生活中應(yīng)用較廣泛的機(jī)械設(shè)備，其故障診斷技術(shù)在G內(nèi)外得到了較大的發(fā)展,在G民生產(chǎn)中起到了重大的作用。為實(shí)現(xiàn)離心泵長期、安全、穩(wěn)定地運(yùn)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(wù)于生產(chǎn)。由于機(jī)械系統(tǒng)工作過程是復(fù)雜的 ,有很多故障是來自多種影響因素 ,對其實(shí)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(yè)中的應(yīng)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(jìn)行詳細(xì)地分析。

　　1. 1 　轉(zhuǎn)子不對中故障

　　轉(zhuǎn)動機(jī)器的轉(zhuǎn)子之間通常用聯(lián)軸器連接構(gòu)成軸系 ,傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。由于機(jī)器的安裝誤差、工作狀態(tài)下熱膨脹、承載后的變形以及機(jī)器基礎(chǔ)的不均勻沉降等 ,會造成機(jī)器工作時各轉(zhuǎn)子軸線之間產(chǎn)生不對中。據(jù)統(tǒng)計分析 30 %～50 %存在不同程度的不對中 ,嚴(yán)重的不對中會造成設(shè)備部件的過早損壞 ,同時會造成能源的浪費(fèi)。

　　不對中既可產(chǎn)生徑向振動 ,又會產(chǎn)生軸向振動;既會造成臨近聯(lián)軸節(jié)處支承的振動 ,也會造成遠(yuǎn)離聯(lián)軸節(jié)的自由端的振動。不對中易產(chǎn)生 2 倍頻率振動 ,嚴(yán)重的不對中有時會產(chǎn)生類似松動的高諧波振動。

　　轉(zhuǎn)子不對中振動特征譜的特點(diǎn) :徑向振幅中的 2 倍頻振幅大 ;轉(zhuǎn)子軸向振幅超標(biāo) (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(lián)軸節(jié)兩側(cè)的軸頸振動較大;轉(zhuǎn)子徑向振動、軸向振動隨負(fù)荷增大而增加。

　　轉(zhuǎn)子不對中通常分為 :角度不對中、平行不對中、復(fù)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(diǎn) :

　　(1) 會產(chǎn)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(yōu)勢的情況。

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

　　(3) 聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)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(diǎn) :

　　(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(yán)重時 ,會產(chǎn)生較多諧波的高諧次(4～8 倍頻) 振動。

　　(4) 聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)相位相差也是180°。

　　1. 1. 3 　軸承不對中故障

　　軸承不對中實(shí)際上反映的是軸承坐標(biāo)高和左右位置的偏差。由于結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子上產(chǎn)生附加的力和力矩 ,使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)或產(chǎn)生碰磨。

　　軸承不對中會產(chǎn)生基頻2 倍頻 ,振動以軸向?yàn)橹? 通過找對中無法消除振動 ,只有卸下軸承重新安裝。

　　1. 2 　轉(zhuǎn)子不平衡故障

　　轉(zhuǎn)子不平衡是由于轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量偏心或轉(zhuǎn)子部件出現(xiàn)缺損造成的故障 ,它是旋轉(zhuǎn)機(jī)械Z常見的故障。通常設(shè)備的一個轉(zhuǎn)子是一根軸和多個輪盤組成的 ,每個輪盤都可能存在質(zhì)量偏心 ,2 個以上的輪盤可能將多質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量偏心合成一個或多個矢量 ,造成轉(zhuǎn)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(fù)合型不平衡問題。

　　1. 3　轉(zhuǎn)子支承部件松動的故障

　　轉(zhuǎn)子支承部件連接松動是指系統(tǒng)結(jié)合面存在間隙或連接剛度不足 ,造成機(jī)械阻尼偏低、機(jī)組運(yùn)行振動過大的一種故障。支承系統(tǒng)結(jié)合面間隙過大 ,緊力不足 ,在外力或溫升作用下產(chǎn)生間隙 ,固定螺栓強(qiáng)度不足導(dǎo)致斷裂或缺乏防松措施造成部件松動 ,基礎(chǔ)施工質(zhì)量欠佳等都是造成松動的常見原因。

　　常見的機(jī)械松動有3種：結(jié)構(gòu)框架或者底座松動、軸承座松動、軸承等部件松動。

　　1. 3. 1 　 結(jié)構(gòu)框架或底座松動主要包括以下幾方面的故設(shè)備故障：支腳、底板、水泥底座松動，強(qiáng)度不夠;框架或者義板變形;緊固件松動等。

　　由結(jié)構(gòu)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(xiàn)在松動的轉(zhuǎn)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(jié)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(jié)構(gòu)軸承座晃動或開裂引起的松動結(jié)構(gòu)、軸承座晃動或開裂引起的松動包括以下幾方面的故障：結(jié)構(gòu)或軸承座開裂、支承件長度不同引起的晃動;部件同隙出現(xiàn)少量偏差時(尚無碰撞);緊固螺絲松動等。由于結(jié)構(gòu)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(wěn)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(xiàn)，此時要消除不平衡或不對中將很困難;

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

　　1.3.3 軸承在軸承座內(nèi)松動或部件配合松動軸承在軸承座內(nèi)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(nèi)松動;軸承內(nèi)圈間隙大，軸承保持架在軸承蓋內(nèi)松動;軸承松動或與軸有相對轉(zhuǎn)動等。

　　軸承在軸承座內(nèi)松動或部件配合松動引起振動的特征：

　　(1)常常出現(xiàn)大量的高倍頻，有時10倍、甚至20倍頻，松動嚴(yán)重時還會出現(xiàn)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(xiàn);

　　(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(wěn)定。

　　1.4 齒式聯(lián)軸器卡死的故障

　　一般情況下，齒式聯(lián)軸器允許軸系存在一定的不對中，但不對中量超過聯(lián)軸器許用位移或聯(lián)軸器內(nèi)零件潤滑不當(dāng)，聯(lián)軸器便會處于卡死狀態(tài)，使轉(zhuǎn)軸之問變?yōu)閯傂月?lián)接引起振動。

　　1.5 轉(zhuǎn)軸橫向裂紋的故障

　　轉(zhuǎn)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(yīng)力集中復(fù)雜的受力狀態(tài)、惡劣的工作條件及環(huán)境等等，而且裂紋對振動的響應(yīng)不夠敏感，有可能發(fā)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(zhì)，出現(xiàn)2倍、3倍等高倍分量，隨著裂紋擴(kuò)展，剛度進(jìn)一步下降，1倍2倍等頻率幅值隨之增大。

　　1. 6 　偏心轉(zhuǎn)子的故障

　　偏心是指定子與轉(zhuǎn)子之間不同心的一種故障。當(dāng)旋轉(zhuǎn)泵有幾何偏心時,除會產(chǎn)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(fù)荷有關(guān) ,而與轉(zhuǎn)速沒有直接關(guān)系,因此,對偏心故障的診斷 ,一般需要改變負(fù)荷情況,進(jìn)行對比測試才能肯定。

　　1. 7 　轉(zhuǎn)子彎曲故障

　　轉(zhuǎn)子彎曲故障多發(fā)生在設(shè)備較長時間停用后重新開機(jī)情況下 ,這多半是設(shè)備停用后產(chǎn)生了轉(zhuǎn)子彎曲的故障。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子軸呈弓形 ,造成永久彎曲的原因有設(shè)計制造缺陷、長期停放方法不當(dāng)、熱態(tài)停機(jī)時未及時盤車或涼水急冷所致。臨時性彎曲指可恢復(fù)的彎曲 ,造成臨時性彎曲的原因有預(yù)負(fù)荷過大、開機(jī)運(yùn)行時暖機(jī)不充分、升速過快等致使轉(zhuǎn)子熱變形不均勻。

　　轉(zhuǎn)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(chǎn)生2 倍頻率振動。類似于不對中 , 通常振幅穩(wěn)定。軸向和徑向均有很大的響應(yīng)。

　　1. 8 　轉(zhuǎn)子與定子摩擦故障

　　轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中與定子的摩擦?xí)斐蓢?yán)重的設(shè)備故障。在摩擦過程中，轉(zhuǎn)子剛度發(fā)生改變從而改變轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有頻率，可能造成系統(tǒng)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(xiàn)象：嚴(yán)重時出現(xiàn)大量的亞諧波，并伴隨有噪音。而且摩擦?xí)斐晒纳仙托氏陆?，同時局部會有溫升，因此工藝參數(shù)對轉(zhuǎn)子與定子摩擦的故障

　　1. 9 　滾動軸承的故障

　　滾動軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能會由于各種原因引起損壞 ,如裝配不當(dāng)、潤滑不量、水分和異物侵入、腐蝕和過載等都會導(dǎo)致軸承過早損壞。即使在安裝、潤滑和使用維護(hù)都正常的情況下 ,經(jīng)過一段時間運(yùn)轉(zhuǎn) ,軸承也會出現(xiàn)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(jìn)行故障診斷的實(shí)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(jìn)行故障診斷 ;

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

　　(3) 波峰因數(shù)診斷法 ,波峰因數(shù)為峰值與均方根值之比 ,正常 Xp/Xrms 產(chǎn)較小的穩(wěn)定值 ,一旦軸承出現(xiàn)了損壞 ,則會產(chǎn)生沖擊信號 ,振動峰值明顯增大 , Xp/Xrms增大 ,當(dāng)故障不斷擴(kuò)展 ,峰值達(dá)到G限值時 , 均方根值則開始增大 , Xp/Xrms 逐步減小 ,直至恢復(fù)到無故障時的大小 ;

　　(4) 峭度系數(shù)診斷法 ,振幅滿足正態(tài)分布規(guī)律的無故障軸承,其峭度值約為3 ,隨著故障的出現(xiàn)和發(fā)展 ,峭度值具有與波峰因數(shù)類似的變化趨勢。

　　2 結(jié)語

　　本文主要對臥式管道離心泵中經(jīng)常出現(xiàn)的故障機(jī)理進(jìn)行分析，為在實(shí)際生產(chǎn)中判斷解決此類設(shè)備問題提供了理論依據(jù)?？傊x心泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，難免會出現(xiàn)各種各樣的故障。因而，如何提高泵運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性、壽命及效率，以及對發(fā)生的故障及時準(zhǔn)確的判斷處理，是保證生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)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(shù)部，我們有專業(yè)的技術(shù)工程師為您解決問題。

本文參考資料來源： 中國泵閥網(wǎng) 泵閥商務(wù)網(wǎng) 中國知網(wǎng)