馬黎莉

（山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

礦井生產(chǎn)是深入地層的作業(yè)活動(dòng)，生產(chǎn)作業(yè)過程中，會(huì)有大量的地下水涌入礦井之中，這時(shí)候作業(yè)安全性、作業(yè)速度以及質(zhì)量將會(huì)大幅度下降。倘若不及時(shí)排除水，會(huì)對(duì)建好的礦井造成破壞。為了工程的順利進(jìn)行，保護(hù)煤礦資源不受到破壞，水泵的正常使用尤其重要[1]。但是實(shí)際情況中，水泵故障時(shí)有發(fā)生，經(jīng)過頻譜和波形分析，發(fā)現(xiàn)故障是由于摩擦誘發(fā)振動(dòng)造成油路堵塞形成的。對(duì)其原因進(jìn)行探索測試，不僅有利于解決礦井水泵故障問題，還能保證煤礦生產(chǎn)的安全問題。

1 振動(dòng)故障情況

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水泵電機(jī)一般的轉(zhuǎn)速為1 480 r/min，泵軸轉(zhuǎn)速為225 r/min。當(dāng)軸承為滑動(dòng)軸的時(shí)候，水泵軸在垂直方向振動(dòng)會(huì)超標(biāo)。根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)頻公式f＝w/60 Hz，可以計(jì)算出泵軸的轉(zhuǎn)頻等。

1.1 頻率特征

水泵振動(dòng)屬于非線性振動(dòng)，其頻帶范圍寬廣。轉(zhuǎn)頻外還有二、三階等高次諧波。所以，頻譜結(jié)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)頻以及高次諧波構(gòu)成。

1.2 幅值特征

水泵振動(dòng)在幅值特征上屬于波動(dòng)狀態(tài)，是不穩(wěn)定的，碰撞的時(shí)候現(xiàn)象更為突出，故障情況可能性加大，轉(zhuǎn)頻幅值下降，而高次諧波幅值卻有所增長。

1.3 波形特征

水泵振動(dòng)在波形特征上表現(xiàn)為削波狀態(tài)。

2 水泵振動(dòng)故障發(fā)生原因和特征

2.1 故障原因

水泵中發(fā)生的振動(dòng)故障事故常見主要原因：轉(zhuǎn)子不平衡，儀器設(shè)計(jì)的時(shí)候不對(duì)中線；聯(lián)軸器安裝不恰當(dāng)；軸承磨損的間隙太大；地腳螺栓沒有擰緊，有所松動(dòng)；軸使用過度，不挺直，有彎曲現(xiàn)象；基礎(chǔ)儀器安裝不牢固，使用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)問題；轉(zhuǎn)動(dòng)部分摩擦過度，沒有及時(shí)潤滑，摩擦增大[2]；轉(zhuǎn)動(dòng)部分零件可能因?yàn)榍懊姘惭b不到位，或是原理上缺陷，設(shè)備本身問題，工作時(shí)候松弛容易破裂；工作地機(jī)器放置位置不平容易墊板串動(dòng)。

2.2 故障特征

2.2.1 不平衡、不對(duì)稱的振動(dòng)故障特征

由于水泵中有一個(gè)徑向力會(huì)加重，造成葉輪的磨損，導(dǎo)致儀器不平衡。從頻譜中看，諧波集中一階轉(zhuǎn)頻，隨著轉(zhuǎn)速的增加，轉(zhuǎn)速幅度跟著增大，但是不平衡會(huì)激起橫向振動(dòng)，諧波的成分復(fù)雜，集中在二階轉(zhuǎn)頻的振動(dòng)。

2.2.2 軸承振動(dòng)故障特征

軸承若是有故障情況發(fā)生，也會(huì)引起水泵振動(dòng)[3]。軸承故障一般發(fā)生在低頻與高頻之中明顯集中在轉(zhuǎn)頻與高次諧波上。

2.2.3 軸彎曲振動(dòng)故障特征

長時(shí)間不用水泵，會(huì)引起水泵起軸彎曲，振動(dòng)往往是軸向一階轉(zhuǎn)頻振動(dòng)與橫向一階二階轉(zhuǎn)頻振動(dòng)。

2.2.4 轉(zhuǎn)動(dòng)部件松動(dòng)振動(dòng)故障特征

當(dāng)水泵儀器里面發(fā)生零件松動(dòng)時(shí)候，結(jié)合面的間隙將會(huì)被擴(kuò)大，剛度不夠也會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)故障。振動(dòng)特征有多階轉(zhuǎn)頻及高階振動(dòng)頻率。

2.2.5 基座不牢固振動(dòng)故障特征

水泵位置不平衡，底座不平，直接導(dǎo)致底板串動(dòng)引起水泵振動(dòng)。一般為三階振動(dòng)。

2.2.6 摩擦振動(dòng)故障特征

在水泵實(shí)際運(yùn)作的過程中，水泵轉(zhuǎn)子與靜子之間存在摩擦，葉輪與水泵機(jī)體也存在摩擦。這些都會(huì)導(dǎo)致水泵振動(dòng)，振動(dòng)特征有一階、二階、三階的高次諧波。

3 摩擦振動(dòng)原因分析

經(jīng)過數(shù)據(jù)考量與部分實(shí)地勘察，發(fā)現(xiàn)大部分礦井水泵振動(dòng)故障是由摩擦引起的。時(shí)域波通常顯示為削波狀態(tài)，故障發(fā)生的明顯波形是截頭余弦的波形。水泵軸承的垂直方位表現(xiàn)為單邊的截頭狀態(tài)，說明頻譜結(jié)構(gòu)主要是轉(zhuǎn)頻和高次諧波。削波狀態(tài)、截頭余弦是最典型的摩擦特征。

3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)部件的間隙不合適

為了提高水泵工作效率，設(shè)計(jì)水泵時(shí)把部件動(dòng)靜間隙做得比理論值小，也會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)故障的發(fā)生。

當(dāng)水泵工作時(shí)間長，間隙增大，比理論值大以后，也會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)故障的發(fā)生。

3.2 軸振動(dòng)幅度過大

動(dòng)靜間隙與理論值符合的時(shí)候也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)部件摩擦增大，引起振動(dòng)故障。

3.3 負(fù)荷過重

通常來說，每一個(gè)水泵承載量都有自己的設(shè)計(jì)理論值，若是承載過大會(huì)導(dǎo)致軸與軸承直接的摩擦增大，引起振動(dòng)故障。

3.4 潤滑度不夠

儀器在潤滑保濕的環(huán)境往往摩擦力會(huì)減小，摩擦損害力度減小，所以在水泵工作過程中時(shí)不時(shí)加一些潤滑劑有利于提高水泵的工作效率。反之，低流暢的情況會(huì)造成水泵振動(dòng)故障的幾率增大[4]。

4 結(jié)語

是否能減少水泵振動(dòng)故障在水泵穩(wěn)定運(yùn)行中是一個(gè)很重要的問題。我們?cè)谌粘Ｖ幸訌?qiáng)對(duì)水泵的檢查監(jiān)督力度，時(shí)刻關(guān)注零件的老化程度，及時(shí)更換被損害的零件，做好減少水泵振動(dòng)故障工作，不僅能有效降低事故的發(fā)生機(jī)率，保護(hù)工作人員的生命安全，還能保證礦井生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行。