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大型長軸深井泵的振動故障分析及解決

2019-11-20 01:20   评论:72 点击:597

通過對大型深井泵的振動故障分析及可能產生振動的各種啟事,提出了在現場對電動機及泵進行簡易判定的方法。

攀鋼在金沙江上遊建有一大型深井泵站,泵站由2個內徑8m,深3m的深井及上部廠房構成。金沙江水經4根Dg200管道進人深井,深井上部在截麵為450mm×40mm的鋼筋混凝土框架梁上安有30JD-9x3型防砂深井泵20台 。我們在經過長時間的安裝及維護檢驗過程中 ,對其振動的啟事作了一些探索。

一、深井泵有關技術性能參數

型號:30JD-9x3,***葉輪

流量:450m3/h

傳動軸長:24.94m,共9根軸

泵軸徑: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

橡膠軸承潤滑介質 :淨水

不含電機時單機重:4t

立式電機型號JKL5-6

額定功率:500kW

額定電壓:6000V

額定電流:60A

電機轉子轉動慣量:58kg·m2

電機重:4t

電機及泵體垂直與水平方向許可振幅值:<0.l0mm

此深井泵要求水質含沙量不大於0.%,粒度不大於0.2mm,且水泵的第一級葉輪應浸人動水位lm以下。目前在七、八月洪水期間深井泵抽取金沙江水含沙量最高已接近20%。

二、振動故障的判定

泵與電機運轉中發生振動,在有條件時,首先應斷開兩者之間的聯軸器 ,分析振源是來自於泵還是電機,並細心檢查立式電機底座與泵的連接固定螺栓是否擰緊,安裝後的水平度是否超差。

.電機振動源及判別

()轉子工作轉速是否接近臨界轉速。可以通過計算電機軸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。特別是第一次使用的電機,發生振動故障時,要進行分析計算。電機轉子的工作轉速應最少低於臨界轉速25%或高於臨界轉速40%擺布。在分析時還要考慮到電機轉子的質量不能簡化成集中質量情況,而是沿轉軸分布,因此分析臨界轉速時應分析到二階和三階等首要臨界轉速。

(2)電機轉子的不平衡。

電機轉子的不平衡是最首要和常見的振動啟事,如:7#、9#電機,用速度測振儀(位移計)測得電機振動速度為9.8-l0mm/s,對照IS02372振動速度標準,III類機械應小於4.5mm/s ,而在9.8-l0mm/s狀況下,用測振儀測得電機振幅值達到0.30mm。為了摸清電機轉子的不平衡程度,我們在現場建造了兩副鋼架分別架設兩條平行鋼軌(要重視鋼架應有足夠的剛度),鋼軌上表麵處理成光滑潔麵,用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,用手推動轉子往返轉動多次,每次待其靜止後,在轉子下麵作上標記。用粘性物粘貼在偏重位置的對稱點上,再對轉子進行多次轉動直至轉子在隨意位置都能停止時,確認電機轉子已達到靜平衡狀況 。以等效質量取代粘貼物 ,完成電機轉子的平衡工作。如采用上述方法仍不能解決題目時,就需要將電機轉子作動平衡檢驗。上述兩台電機即在轉子一側增加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.mm/s擺布。

(3)對已正常使用過一段時間的電機,其振動啟事要檢查軸承間隙是否過大,轉軸座固定螺釘是否鬆動,轉軸是否有磨損和彎曲或某一部分繞組短路、氣隙不均,轉子與定子間環形間隙不均勻一般不得超過0% 。

特別值得重視的是,電機振幅值在接近標準值時,即以為還在合格範圍內的情況下,帶負荷今後往往電機振幅值將超標,這是由於全部深井泵傳動係統振動的身分是相互影響並共同感化的結果。

2.泵體振源及判定

()泵安裝及裝配偏差引發的振動。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引發泵體的振動,同時這三個控製值又有一定關聯。泵體安裝完後,揚水管及泵頭(不包括濾網)總長為26m,均為懸空掛置,假如揚水管垂直度偏差過大,在泵轉動中必將造成揚水管及軸等劇烈振動。揚水管垂直度超差過大還將在泵運轉過程中產生交變應力,引發揚水管的斷裂。深井泵裝配完後,揚水管在總長度範圍內,垂直度誤差應控製在士2mm。泵的縱橫向水平誤差<0.05/l000mm。對泵頭葉輪靜平衡允差不大於0g,組裝完後應有8-2mm上下串動間隙。安裝及裝配間隙誤差是造成泵體振動的首要啟事。

(2)傳動軸的渦動。渦動又稱“甩轉”,是旋轉軸發生的一種自激振動 ,它既不具有自由振動的特征,也不屬受迫振動的類型。它的特征是軸在軸承間表現為回轉活動 ,這類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生且與轉軸本身的轉速關係較少。深井泵的甩轉首要由軸承潤滑不充分引發,假如軸與軸承間的問隙較大,則回轉活動方向與軸的轉動方向相反,這類情況又稱軸的抖動 。特別是深井泵傳動軸很長,橡膠軸承和軸的配合間隙為0.20-0.30mm,當軸與軸承存在一定間隙,軸與軸承不同心 ,中間距較大,間隙中又缺乏潤滑時,例如深井泵橡膠軸承的潤滑供水管斷裂、堵塞、誤操縱造成供水不充分或不及時等情況下,更易出現抖動。在某一瞬時轉動著的軸頸與橡膠軸承在一點接觸 ,軸頸受到軸承給它的切向力,設力感化方向與軸的轉速的方向相反 ,將此力向軸心平移,其力學效應相當於一個反時針方向的轉矩和一個感化在軸頸中間的力,這個力平行於軸承壁接觸點的切線方向 ,並且有使軸頸下移的趨勢,是以軸頸將沿軸承壁作純轉動,相當於一副內齒輪,如許就形成與軸旋轉方向相反的回轉活動。

這已被我們在日常運轉中的情況所證實,這類情況持續時間稍長還會使橡膠軸承燒損。

(3)超負荷引發的振動。泵體推力瓦采用錫基巴氏合金,其許可負載為8MPa(80kgf/cm2)。泵體在起動時,推力瓦的潤滑處於邊界潤滑狀況。在泵體出水口處分別安裝有電動蝶閥和手動閘閥。在泵起動同時打開電動蝶閥,由於淤沙沉積造成閥板無法開啟或人為身分造成手動閘閥封閉,排氣不及時等,必將造成泵體的劇烈振動 ,並很快燒損推力瓦,如5# 、7#泵即是如此。

(4)出口湍流振動。在泵出口順次設置Dg500短管、止逆閥、電動蝶閥、手動閥、主管及水錘消除器,水的紊流活動產生無規則的脈動現象,加上各閥的反對,局部阻力較大,引發動量的變化及壓力的變化 ,感化於管壁上及泵體上使其振動,這可以觀察壓力表數值的脈動現象來說明。紊流中脈動變化的壓力和速度場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頻率相近時,係統就要吸收能量並引發振動 。為減少這類振動影響 ,閥門應完全開啟,短管應有相應長度並加設支座。按此處理後,振動值明顯減小。

(5)深井泵的扭振。長軸深井泵與電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扭轉振動,這是不可避免的。這類振動首要影響和損害推力瓦。是以在保證每塊平麵推力瓦有相應的進油油楔情況下,我們將原設備隨機說明書中規定的68#機油改換成00#機油,進步推力瓦潤滑油的粘度,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發的振動。深井泵及電機是安裝在兩根截麵為450mmx40mm的鋼筋混凝土框架梁上的,每台泵與電機的集中質量達8t,兩台相鄰泵在同一框架梁上的運轉振動,這又是一個兩自由度的振動係統,當其中一台電機振動嚴重超標在不帶負載試運轉時,即彈性聯軸器不連接而空轉電機時,另一台正常運轉泵的電機振幅值升至0.5mm擺布,此種情況不易被察覺 ,應引發重視。

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