潘志明，賈 軒，黃耀文

（中山嘉明電力有限公司，廣東中山 528403）

0 引言

作為大型發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)備，電動(dòng)給水泵的作用不言而喻，其出現(xiàn)異常后將會(huì)影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，電動(dòng)給水泵的振動(dòng)監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。一般情況下，電動(dòng)給水泵的運(yùn)行均在穩(wěn)定范圍內(nèi)，但如果運(yùn)行或維護(hù)不當(dāng)就會(huì)造成電動(dòng)給水泵出現(xiàn)異常振動(dòng)的情況。因此，需要重點(diǎn)實(shí)施對(duì)給水泵的定期點(diǎn)檢工作，如果出現(xiàn)給水泵漏水、腰瓦變大的現(xiàn)象，均會(huì)進(jìn)行檢修與復(fù)檢，從而保證電動(dòng)給水泵的正常使用條件。但是，電動(dòng)給水泵的異常振動(dòng)并不在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)，造成給水泵的運(yùn)行隱患。本文設(shè)計(jì)電動(dòng)給水泵振動(dòng)監(jiān)測(cè)及異常振動(dòng)分析方法，旨在提高電動(dòng)給水泵的分析能力，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

1 電動(dòng)給水泵振動(dòng)監(jiān)測(cè)及異常振動(dòng)分析方法設(shè)計(jì)

結(jié)合當(dāng)前電動(dòng)給水泵振動(dòng)設(shè)計(jì)運(yùn)行情況，構(gòu)建相應(yīng)的管理與組合方式，不斷優(yōu)化監(jiān)測(cè)管理機(jī)制，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行效益，與當(dāng)前水泵實(shí)際振動(dòng)與運(yùn)行情況相結(jié)合，建立相應(yīng)的分析與組合運(yùn)行機(jī)制。

1.1 電動(dòng)給水泵運(yùn)行特點(diǎn)

電動(dòng)給水泵運(yùn)行過(guò)程中存在固定的轉(zhuǎn)速與參數(shù)，當(dāng)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象時(shí)，水平方向的振動(dòng)頻率將會(huì)增加；當(dāng)發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，垂直方向的振動(dòng)頻率將會(huì)增加；當(dāng)給水泵內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，軸向振動(dòng)頻率將會(huì)增加。電動(dòng)給水泵常見(jiàn)的故障有以下5 個(gè)。

（1）葉輪故障。葉輪中的葉片出現(xiàn)變形或腐蝕，造成轉(zhuǎn)子不平衡，引發(fā)異常振動(dòng)。

（2）軸承故障。軸承中存在較多的元件，元件變形、腐蝕或不干凈等，均會(huì)造成軸承脈沖增加，異常振動(dòng)頻率升高。

（3）軸封故障。軸封是密封給水泵水量的裝置，其密封效果變差，將會(huì)導(dǎo)致給水泵漏水，引起異常振動(dòng)。

（4）聯(lián)軸器故障。聯(lián)軸器安裝不合理，質(zhì)量分布不均勻，可能引起軸向、水平、垂直方向的振動(dòng)，此種振動(dòng)不規(guī)律，容易引起電動(dòng)給水泵的故障。

（5）給水泵地腳故障。地腳出現(xiàn)連接松動(dòng)，容易引起整機(jī)振動(dòng)，從而引發(fā)給水泵運(yùn)行隱患。要求結(jié)合當(dāng)前運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)的各種問(wèn)題，對(duì)此采取相應(yīng)的故障診斷與分析應(yīng)用機(jī)制，為電動(dòng)給水泵的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)建必要的支持條件。

1.2 電動(dòng)給水泵異常振動(dòng)機(jī)理

受系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)等多種因素的影響，電力系統(tǒng)中的電動(dòng)給水泵在運(yùn)行中容易出現(xiàn)異常振動(dòng)現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。電動(dòng)給水泵是一種旋轉(zhuǎn)類型的機(jī)械，其異常振動(dòng)往往存在著較多的振動(dòng)特征。有電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)激蕩因素，因此在產(chǎn)生振動(dòng)的過(guò)程中，需要分析給水泵振動(dòng)情況是否為異常振動(dòng)。一般情況下共振轉(zhuǎn)速頻率較小，不會(huì)看見(jiàn)明顯的振動(dòng)幅度；而轉(zhuǎn)子不平衡時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的振動(dòng)幅度，超過(guò)150 μm，也就是異常振動(dòng)現(xiàn)象。但是，由于電動(dòng)給水泵出現(xiàn)異常振動(dòng)的位置不同，異常振動(dòng)幅度會(huì)有所改變，不局限于150 μm。

本文認(rèn)為，電動(dòng)給水泵的異常振動(dòng)機(jī)理可以依靠轉(zhuǎn)子運(yùn)行軌跡進(jìn)行分析，通過(guò)分析轉(zhuǎn)子運(yùn)行為圓環(huán)形或橢圓形，來(lái)判斷此時(shí)電動(dòng)給水泵的異常狀態(tài)。如果轉(zhuǎn)子運(yùn)行軌跡為圓環(huán)形，則為平衡的運(yùn)行狀態(tài)；如果出現(xiàn)橢圓形，則為不平衡的運(yùn)行狀態(tài)，從而提高給水泵異常分析效果。由此在振動(dòng)分析與檢測(cè)機(jī)制中，與實(shí)際異常振動(dòng)現(xiàn)象結(jié)合，建立相應(yīng)的分析機(jī)制與運(yùn)行管理模式，不斷增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行效果。

1.3 給水泵異常振動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)

振動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)是重中之重，要求保證參數(shù)設(shè)置在合理的范圍內(nèi)，避免參數(shù)數(shù)值過(guò)大或過(guò)小，這對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行均不利。異常振動(dòng)參數(shù)包括動(dòng)態(tài)參數(shù)與靜態(tài)參數(shù)，是對(duì)系統(tǒng)兩種不同工作模式下運(yùn)行情況的參數(shù)設(shè)置，動(dòng)態(tài)參數(shù)是根據(jù)電動(dòng)給水泵振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行分析；靜態(tài)參數(shù)是在穩(wěn)定狀態(tài)下對(duì)不同程度的磨損進(jìn)行分析。

本文在進(jìn)行電動(dòng)給水泵異常振動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，將葉輪、軸封等同心度參數(shù)設(shè)定在0.05 mm 左右且保證不超過(guò)0.05 mm；轉(zhuǎn)子水平方向跳動(dòng)值監(jiān)測(cè)需要在0.03 mm 以內(nèi)；密封環(huán)的密封間隙的參數(shù)值設(shè)定在0.56 mm 以內(nèi)，調(diào)節(jié)軸的參數(shù)設(shè)定在0.43 mm以內(nèi)、最高不超過(guò)0.55 mm。此外，在給水泵異常振動(dòng)參數(shù)選取的過(guò)程中，水泵自由端頂隙不能超過(guò)0.18 mm，傳動(dòng)參數(shù)在0.19 mm以內(nèi)，側(cè)間隙在0.11～0.14 mm。因此要求針對(duì)不同的運(yùn)行狀態(tài)構(gòu)建相應(yīng)的分析參數(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少運(yùn)行中的異?，F(xiàn)象。

1.4 電動(dòng)給水泵異常振動(dòng)分析

由于電動(dòng)水泵異常振動(dòng)現(xiàn)象給系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行造成了一定的阻力，不利于系統(tǒng)的正常運(yùn)行與工作開(kāi)展，增加了系統(tǒng)運(yùn)行壓力，因此要求對(duì)系統(tǒng)異常振動(dòng)現(xiàn)象構(gòu)建系統(tǒng)性的分析解決機(jī)制。為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)給水泵異常振動(dòng)分析，本文對(duì)電動(dòng)給水泵的轉(zhuǎn)子進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證轉(zhuǎn)子時(shí)刻保持在平衡狀態(tài)，從而降低給水泵對(duì)軸承、軸封造成的壓力。對(duì)不同狀態(tài)之下的系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行研究與分析，增強(qiáng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效益，為促進(jìn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行與工作開(kāi)展創(chuàng)建必要的外部條件與支持。

同時(shí)，本文將軸瓦分為兩面進(jìn)行檢測(cè)，在保證頂隙參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的前提下，將側(cè)間隙的參數(shù)調(diào)整至最大正常參數(shù)（即0.14 mm），此時(shí)可以提高電動(dòng)給水泵的運(yùn)行效率。此外，為保證正常運(yùn)行、消除異常振動(dòng)的隱患，需要經(jīng)常對(duì)電動(dòng)給水泵進(jìn)行維護(hù)。為此，設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證分析，采集系統(tǒng)運(yùn)行中的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)際變動(dòng)情況，并對(duì)此構(gòu)建相應(yīng)的分析管理機(jī)制。

2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)方法的有效性，對(duì)電動(dòng)給水泵進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。研究系統(tǒng)運(yùn)行中可能面臨的各種現(xiàn)象與問(wèn)題，分別對(duì)此設(shè)計(jì)相應(yīng)的管理方式，將各項(xiàng)工作開(kāi)展納入實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性與針對(duì)性。在保證電動(dòng)給水泵基本特性的前提下，將傳統(tǒng)異常振動(dòng)分析方法與本文設(shè)計(jì)方法作對(duì)比。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析做必要的準(zhǔn)備工作，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)管理中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，本文首先選取電動(dòng)給水泵樣品，將其安裝后運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)。此時(shí)部分給水泵出現(xiàn)異常振動(dòng)，振動(dòng)幅度超過(guò)150 μm。其中，振動(dòng)形態(tài)普遍為軸向、垂直、水平異常振動(dòng)的原因主要與軸承支座的剛性有關(guān)（圖1）。

圖1 電動(dòng)給水泵軸承受力示意

圖1 中，R1、R2、R3、R4、R5 分別為連接螺栓、下端板、支撐瓦、軸承座、加強(qiáng)板。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不同部件的實(shí)際受力方式等，對(duì)此進(jìn)行一一論證分析。

在電動(dòng)給水泵中加入監(jiān)測(cè)裝置，并將監(jiān)測(cè)裝置放置于可以同時(shí)監(jiān)測(cè)到前置泵側(cè)與耦合器側(cè)。在第一次電動(dòng)給水泵運(yùn)行的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)到前置泵側(cè)軸向振動(dòng)的幅度為47.42 μm，垂直振動(dòng)的幅度為35.63 μm，水平振動(dòng)的幅度為20.82 μm；而耦合器這三項(xiàng)數(shù)據(jù)分別為100.41 μm、25.39 μm 和50.61 μm。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在上述實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，收集系統(tǒng)運(yùn)行中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)分析，探討不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之下的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類總結(jié)與分析。將傳統(tǒng)異常振動(dòng)分析方法與本文設(shè)計(jì)的異常振動(dòng)分析方法作對(duì)比，驗(yàn)證兩種方法的監(jiān)測(cè)效果。

本文隨機(jī)選取7 個(gè)電動(dòng)給水泵，每個(gè)給水泵的異常振動(dòng)幅度均不同（表1）。其中，QZYD 電動(dòng)給水泵實(shí)際異常振動(dòng)幅度56.82 μm，傳統(tǒng)方法監(jiān)測(cè)值56.72 μm，本文設(shè)計(jì)方法監(jiān)測(cè)值為56.81 μm；QZJC 電動(dòng)給水泵實(shí)際異常振動(dòng)幅度145.39 μm，傳統(tǒng)方法監(jiān)測(cè)值145.49 μm，本文設(shè)計(jì)方法監(jiān)測(cè)值為145.39 μm。在其他條件均一致的前提下，傳統(tǒng)方法監(jiān)測(cè)到的異常振動(dòng)幅度與實(shí)際值相差±0.20 μm，監(jiān)測(cè)誤差較大，監(jiān)測(cè)效果較差；而本文設(shè)計(jì)的方法監(jiān)測(cè)值與實(shí)際值相差±0.01 μm，監(jiān)測(cè)誤差較小，監(jiān)測(cè)效果更佳，符合本文研究目的。

表1 電動(dòng)給水泵異常振動(dòng)頻率的監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 μm

3 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)電能使用量持續(xù)增加，電動(dòng)給水泵的使用次數(shù)也隨之增加，導(dǎo)致其出現(xiàn)不同程度的磨損，水泵異常振動(dòng)現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。為了保證電動(dòng)給水泵可以有效運(yùn)行，監(jiān)測(cè)其異常振動(dòng)勢(shì)在必行。傳統(tǒng)異常振動(dòng)分析方法監(jiān)測(cè)效果不佳，監(jiān)測(cè)誤差較大，不能適應(yīng)當(dāng)前電動(dòng)給水泵的運(yùn)行環(huán)境。本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)給水泵振動(dòng)監(jiān)測(cè)及異常振動(dòng)分析方法，旨在提高給水泵的監(jiān)測(cè)精度，具有深遠(yuǎn)意義。