余志凱

（珠海水務集團客戶服務分公司，廣東 珠海 519000）

振動是評價水泵電機設備運行可靠性的一個重要指標，一旦發(fā)生異常振動，將直接影響水泵的安全運行，表現為會引發(fā)電機和管路的振動造成軸承等零部件的損壞和連接部件松動，嚴重時會使某些部件變形，甚至有斷裂的危險。同時由于振動還會產生噪聲，易造成崗位人員心情煩噪、疲勞、反應遲鈍，容易發(fā)生操作失誤。因此，必須對給水泵電機設備運行中出現的振動異常問題予以高度重視，尋找振動異常的原因，進而采取必要的解決對策。

1 設備運行模式及振動超標的來源

該系統(tǒng)專為通風制冷機中間回路提供冷卻水，共設計安裝兩臺泵，正常工況一臺運行，一臺備用。因通風制冷系統(tǒng)為機組重要儀控設備、電子機柜等提供可靠的冷卻，一旦失效，有跳機、停堆的風險，特別在夏季此種情況尤為重要。該海水供水泵為俄供長軸深井泵:型號為1350-35；技術參數為Q=1800m3/h，H=32.3m，U=6000V，n=1500r/min，N=250kW。泵組總長度為17.74m，泵軸共有7根，長度為15.8m，連接方式為卡環(huán)軸套螺紋連接，驅動端安裝角接球滾珠軸承，滑潤油循環(huán)冷卻，水下軸支撐有7只橡膠軸承 (海水冷卻)，軸封用盤根密封(自泄漏冷卻)。

設備運行期間，維護人員通過對該泵組采取定期振動測量方式，了解該泵組的振動趨勢，通過頻譜分析，掌握了其運行狀況。當出現振動超標時，要及時進行故障診斷并治理。2007-03-19在一次定期試驗的振動測量時，發(fā)現該泵組電機非驅動端軸承座振動超標，且振幅波動較大。其詳細振動數據見表1。

注:H是指順泵出口管道方向；V是指垂直泵出口管道方向；A是指平行泵軸方向。

測振儀數據采集頻率范圍是10～1000Hz，振動結果采用均方根值顯示。根據俄方提交的運行文件，該泵組維持長期運行的振動標準是4.5mm/s以下(均方根值)。

由振動測量過程中的時域波形可知，各點振幅波動較大，且存在一定的低頻周波成分。對1#～3#測點圓周方向進行多點振動頻譜比較，發(fā)現各測點的頻譜成分均以16.875Hz為主，且出現振動幅值由電機的非驅動端向驅動端、再向電機與泵的連接處依次減小的規(guī)律。頻譜分析以垂直管道方向的測點為例，如圖1所示（由于高頻成分幾乎沒有，為了方便顯示，對頻譜圖中的頻譜范圍進行了縮減，2#與3#測點的頻譜成分相類似）。

由圖1可知，在整個頻譜范圍內，16.875Hz的譜峰占主要成分。電機轉速頻率譜峰25Hz所對應的峰值很小。

從測量結果看，超過了廠家的設計標準，因而不利于設備的長期運行。但由于機組當時處于運行期間，沒有定期維修保養(yǎng)，測量結果超標也是在意料之中。為了分析振源，評價當前振動狀態(tài)是否允許泵組運行，筆者進行了如下兩個方面的研究。

表1 振動測量數據/mm·s-1

（1）電機轉子兩端的軸承型號為俄供32320，滾珠數為14個，計算得出的內環(huán)、外環(huán)、滾珠、保持架的故障頻率均與16.875Hz不相符合，因而可以排除軸承故障。同時，為了評價軸承運行狀況，利用專業(yè)儀表采用沖擊脈沖方式，對電機轉子兩端的支撐軸承進行了重點診斷。該技術能及時有效地診斷出軸承的早期故障。電機轉子非驅動端軸承沖擊脈沖測試數據dBm值為24，dBc值為12，均小于軸承損壞程度標準的30。通過沖擊脈沖技術診斷該軸承運行狀況正常，無明顯損傷，電機轉子驅動端軸承沖擊脈沖測試數據dBm值為14，dBc值為4，均遠小于軸承損壞程度標準的30，數據顯示該軸承運行狀況良好。

（2）通過對電機1#測點的敲擊試驗，發(fā)現電機外殼的固有頻率大致在14Hz左右，與各測點中的主要分量16.875Hz很接近，見圖2。

2 原因分析及解決對策

2.1 原因分析

引起設備振動的原因是多方面的，如管系振動、泵軸跳動，以及靠背輪對中不良(同心度、平行度)、泵座和電機支座強度不夠等。引起該設備結構共振的激勵來源可能有以下3種:

（1）由管道振動傳遞引起的激勵管道安裝直角90b的拐彎較多(6處)，加上其固定方式為滑動支撐，從而引起振動；

圖1 電機自由端順著管道方向測點的振動頻譜示意

圖2 電機非驅動端垂直出口管道方向測點的固有頻率頻域曲線

（2）電機軸承潤滑不良激發(fā)振動該電機采用軸承潤滑脂潤滑，無加油嘴，其不良的潤滑造成振動；

（3）其他激振力振動測量時時域波形中出現了低頻周波分量，這可能是因為軸系長、晃動大、泵座結構強度不夠引起的。(該電機重達2518kg，泵座及電機支座是碳鋼板焊接加工而成，周圍加強筋只有8mm厚，分段焊接強度低，降低了電機的支撐剛度。)而低頻周波分量是引起振動的一個重要因素。

2.2 解決對策

根據此類泵組特點，可從以下7個方面降低振動:

（1）改變泵軸彎曲度由于深井泵泵軸較長，易引發(fā)晃動變形，通過多次解體檢查，泵軸都有不同程度的彎曲共性，泵軸彎曲是引起振動的主要方面；

（2）減小泵座與電機支座固定螺栓的力矩，改變連接剛度當減小支座與泵體法蘭固定螺栓力矩時，因應力改變而降低振動 (有效性已在同類型泵組的振動處理中得到驗證)；

（3）增加泵體、電機支座強度該泵座、電機支座是碳鋼板焊接制作，用直徑705mm，加強筋8mm的碳鋼板分段焊接，強度相對較低，從泵底座至電機頂部高達3.38m，電機本體重2180kg，晃動不可避免，而一般立式泵采用鑄鋼制造，強度高，不存在變形；

（4）檢查和調整泵出口管第一道滑動支架的間隙通過調整，使泵出口法蘭與管道法蘭保證平行度，以減少應力；

（5）減小其他激振力對由其他激振力引起的振動也應采取相應的措施；

（6）在出口管加裝橡膠波紋管緩解來自管道的激振力由于該管道安裝全部采用滑動支架支撐，介質沖刷管道振動較大，再加上有多處成90b拐彎，阻力大，橡膠波紋管能將來自管系的振動抵消；

（7）在確保設備正常運行狀況下調整振動限值，由4.5mm/s提高到5.6mm/s，并在運行中加強振動監(jiān)測。

2.3 效果分析

由于泵組運行期間，處理窗口有限，僅實施了減振措施中第二項，在電機自由端垂直方向兩側各加一根撐桿，調整螺栓力點為撐力，沿泵出口管對面加一根撐桿，調整螺栓力點為拉力。

經過調整，電機非驅動端垂直方向的振幅約為3.2～3.8mm/s，水平方向的振幅約為 2.9～3.2mm/s(振動值上限為 4.5mm/s)。經過處理，現在該泵組的振動情況合格。但仍存在電機的1#測點通頻振幅較大，頻譜成分中16.875Hz附近的分量幅值比例較大，通頻值有一定的波動，時域波形中的低頻周波分量也還存在。2#測點和3#測點的振幅比處理前有一定的上升。這主要是因為現場施工條件有限，電機非驅動端距地面近3m，導致支撐架太長，而支撐架材料又較細(576的中空鋼管)，在泵組運行過程中，支撐架因剛性較差存在一定的晃動，因此沒有完全避開共振。在最近進行的大修中，對該泵組采取了如下對策:

(1)基礎找平；

(2)出口加裝膨脹節(jié)(在檢修期間，在用葫蘆吊吊泵出口的一截管道時，存在明顯緊力，導致泵組運行過程中對泵產生反作用力)；

(3)更換被腐蝕不均勻的陽極塊(陽極塊腐蝕不均勻使水流沖擊力不均勻，外力不均勻)；

(4)檢查泵軸彎曲度(經測量，各段泵軸均有一定彎曲，從而加大了運行過程中的低頻晃動)。采取上述措施后，再次試轉進行振動測量，發(fā)現各測點振動幅度明顯減小，最大振動幅值為3.3mm/s。說明處理措施有效，之前的分析正確。

結語

通過對振動異常原因的分析和解決對策的實施，目前給水泵電機設備振動異常的問題已基本得到解決。給水泵電機設備振動異常原因較為復雜，涉及到多方面，任何一個環(huán)節(jié)出現偏差都有可能造成振動增大或設備損壞。因此，要求通過提高設計和安裝質量，提高操作水平，加強日常維護檢修，以確保設備的穩(wěn)定可靠運行。

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