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不锈钢水泵轴瓦振动故障分析及处理措施

时间:2020-06-22 11:33:54 文章来源:三昌泵业 点击次数:0

       一、轴瓦振动超标原因分析与诊断

轴瓦振动位移监测振动值
       轴瓦振动位移进行设备更换后,由于振动情况没有好转同时出现了一些小的缺陷决定将该设备停运消缺并作备用安排。表2列出了停泵前监测的振动数据和停机惰走时间(该泵采用填料密封)。从表2可看出4号不锈钢水泵只有2"瓦振动超标,结合2''瓦振动频谱图(图2)分析原因如下。
轴瓦振动位移监测振动值
       (1)通过对该泵组壳体各部位的测量2''瓦测点水平方向振动幅值为21.3μm振动烈度值为16.26mm/s ,明显大于其他测点,可能靠近振动的振源附近。
       (2)2''瓦测点水平方向振动幅值7倍频分量占优时域波形图中有削波可能有碰摩发生。
       (3)2''瓦测点垂直方向振动速度有效值也较大为7.29mm/s ,频谱图中7倍频分量最大时域波形图中也有削波。
轴瓦测点振动频谱图
       (4)泵组的1"瓦振动频谱图中7倍频分量也是占优。故该泵组振动的振源与7倍频相关在现场排除了连接松动、基础松动、对中不良等高次谐波振动原因后原因初步定在叶片的通过频率上振动由流体激振引起。流体激振的可能原因有汽蚀叶片流道堵塞级间叶片末错开与过流量等。而该泵组10级叶轮所采用的均为7个叶片。

       二、轴瓦振动超标处理过程

       1、现场解体处理

       (1)针对7倍频分量占优原因定在叶片的通过频率上且2''瓦测点振动幅值明显大于其他测点应该是振动的振源所在,所以重点对不锈钢水泵入口第一级叶片进行了 检查处理。解体发现首级叶轮的导流筋装配的相对位置不正确(图3a)。更换首级叶轮(流道宽度较更换前增加了3mm)并将叶轮叶片出口调整与次级叶轮出口错开约25%(通过重新插叶轮键槽)。目前,10级叶轮相邻叶片出口均错开(图3b)。
       (2)调整转子总成各部件跳动、瓢偏到标准范围内。
       (3)检查泵本体1"瓦和2''瓦下瓦与瓦座发现接触不良对瓦背进行研刮处理合格。
       (4)各部件修复测量合格后转子小装做动平衡(泵侧半联轴器安装)。残余不平衡量转子处0.4kg联轴器处1.14kg联轴器对中在标准范围内。
       检修后2009年3月2日试运通过对该泵各轴瓦振动测试后(表3)发现轴瓦的振动烈度值与检修前相比小了很多,2''瓦测点水平方向振动最大为4.8mm/s不锈钢水泵的1''瓦、2''瓦测点频谱图中仍是7倍频分量占优但运行-直比较平稳根据《中国石油化工总公司石油化工旋转机械振动标准》(SHS 01003 -92)振动烈度值位于B区下限该泵处于合格状态。
叶轮导流盘安装示意图

       2、振动再次增大的处理

       从2009年3月18 日起A号不锈钢水泵的2''瓦振动烈度逐渐开始升高,且超过标准值(表4)。
监测振动值
       前期检修排除不锈钢水泵总成动不平衡、动静摩擦、轴瓦接触不良、轴瓦配合间隙和装配精度不良以及叶片未错开等问题。4号不锈钢水泵扩容后隔板导叶由闭式改为开式,安装不存在问题。经过对比测量1、2、3号不锈钢水泵(前期已经扩容改造,隔板导叶也由闭式改为开式)轴瓦振动烈度都在合格范围内可以排除隔板导叶由闭式改为开式引起2"瓦振动烈度超标。
各轴瓦振动烈度值
       前期对4号不锈钢水泵联轴器进行了更换,由原厂家配的齿式联轴器改造为JMJ型双型弹性膜片联轴器因此对弹性膜片联轴器的结构和性能、安装分析查找原因。弹性膜片联轴器是-种以金属弹性元件传递扭矩的传动装置,靠膜片的弹性变形补偿所联两轴的相对位移,是一-种高性能的金属弹性元件挠性联轴器。膜片为束腰式接近等强度、柔性好扭转方向刚度大传递扭矩大在轴向和角向有很大的挠度主要靠金属膜片材料的三维变形吸收传动轴间的偏移具有吸振、减振作用特别适用于高速重载场合。4号泵在没有扩容前使用齿式联轴器并没有发生振动位移以及振动烈度超标现象而且现场测量热电厂1、2、3号不锈钢水泵(原厂配的齿式联轴器)各轴瓦振动位移及振动烈度均在优良范围之内。
       分析再次出现振动的原因为:厂家在更换为弹性膜片联轴器时直接根据轴颈和扭矩选用成型的产品由于泵与电机的轴向位置已固定轴向安装尺寸存在偏差。而由于水泵和电机均为滑动轴承只有1#瓦(推力瓦)进行单向的轴向定位安装时没有及时发现轴向位置的偏差。运行后弹性膜片产生较大的弯曲变形预负荷过大加之水泵运转过程中一直存在轴串造成不能完全靠膜片的弹性变形补偿两轴之间的相对位移和偏差从而产生附加轴向应力产生振动影响到水泵的平稳运行。同时由于膜片联轴器为了传递扭矩扭转刚度大扭转弹性较低缓冲减振性能低于轴向从而使振动产生的能量不能有效地衰减所以反映在泵的水平和垂直方向振动烈度超标。而齿套式联轴器采用鼓形齿齿与套径向有较大的配合间隙且两半联轴器轴向间隙大,无论对泵启动瞬间的轴串还是轴向、径向和角位移偏差均能较好起到缓冲减振作用但当润滑破坏或齿面损伤较严重时,也容易出现振动能量的传递或放大。
       根据以上分析与判断2009年4月20日4号不锈钢水泵换上原齿式联轴器4月22日启动泵试运未再出现振动增大现象。各瓦振动烈度值见表5。
试运行后的振动值

       三、结论

       (1)通过加宽水泵首级叶轮的mm/s流道宽度及级间叶片错流道宽度及级间叶片错列布置,有效地消除了水泵的振动。同时也说明了振动烈度监测与振动位移相比对高频振动,比如流体激振等更敏感监测更有效。
       (2)振动再次增大时,其轴向振动变化不大,说明膜片联轴器轴向的缓冲减振性能较好。
       (3)通过更换水泵膜片联轴器有效地消除了水泵再次振动。说明膜片联轴器不合适的安装尺寸会造成对振动产生的能量不能有效地衰减产生传递甚至放大。其轴向尺寸的确定对于大型机组就要综合考虑电机的磁力中心、转子轴向热膨胀、轴串等的影响。
       (4)处理后水泵的振动无论是位移还是烈度均在优良范围内且经过了近半年的运行考验。但通过频谱图分析仍有较大的高频分量尤其是7倍频分量说明该泵扩容改造后仍然存在水力设计上的不足。
       (5)更换联轴器后电机侧监测发现7倍频分量也出现明显占优而且电机侧的振动与更换之前相比有所增加说明该齿式联轴器存在对振动产生的能量的传递,由幅值来看,传递有限没有造成振值超出水泵侧或标准但应进一步检查并处理润滑及齿面啮合情况。

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