離心泵的常見故障詳述

　　1.1　轉(zhuǎn)子不平衡故障

　　轉(zhuǎn)子不平衡是由于轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量偏心或轉(zhuǎn)子部件出現(xiàn)缺損造成的故障,它是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見的故障。通常設(shè)備的一個(gè)轉(zhuǎn)子是一根軸和多個(gè)輪盤組成的,每個(gè)輪盤都可能存在質(zhì)量偏心,2個(gè)以上的輪盤可能將多質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量偏心合成一個(gè)或多個(gè)矢量,造成轉(zhuǎn)子的力不平衡型平衡類問題或造成偶不平衡型平衡類問題,以及力與偶復(fù)合型不平衡問題。

　　1.2　偏心轉(zhuǎn)子的故障

　　偏心是指定子與轉(zhuǎn)子之間不同心的一種故障。當(dāng)旋轉(zhuǎn)泵有幾何偏心時(shí),除會(huì)產(chǎn)生一階頻率振動(dòng)外,還會(huì)由于流體不平衡造成葉輪葉片通過頻率倍頻的振動(dòng)。由偏心造成的激振力與負(fù)荷有關(guān),而與轉(zhuǎn)速?zèng)]有直接關(guān)系,因此,對(duì)偏心故障的診斷,一般需要改變負(fù)荷情況,進(jìn)行對(duì)比測試才能肯定。

　　1.3　轉(zhuǎn)子彎曲故障

　　轉(zhuǎn)子彎曲故障多發(fā)生在設(shè)備較長時(shí)間停用后重新開機(jī)情況下,這多半是設(shè)備停用后產(chǎn)生了轉(zhuǎn)子彎曲的故障。轉(zhuǎn)子有永久性彎曲和暫時(shí)性彎曲2種情況。永久性彎曲是指轉(zhuǎn)子軸呈弓形,造成永久彎曲的原因有設(shè)計(jì)制造缺陷、長期停放方法不當(dāng)、熱態(tài)停機(jī)時(shí)未及時(shí)盤車或涼水急冷所致。臨時(shí)性彎曲指可恢復(fù)的彎曲,造成臨時(shí)性彎曲的原因有預(yù)負(fù)荷過大、開機(jī)運(yùn)行時(shí)暖機(jī)不充分、升速過快等致使轉(zhuǎn)子熱變形不均勻。轉(zhuǎn)子彎曲的振動(dòng)特征類似動(dòng)不平衡,時(shí)域波形為近似的等幅正弦波;振動(dòng)以基頻為主,如果彎曲靠近聯(lián)軸節(jié),也可產(chǎn)生2倍頻率振動(dòng)。類似于不對(duì)中,通常振幅穩(wěn)定。軸向和徑向均有很大的響應(yīng)。

　　1.4　轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障

　　轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器的轉(zhuǎn)子之間通常用聯(lián)軸器連接構(gòu)成軸系,傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。由于機(jī)器的安裝誤差、工作狀態(tài)下熱膨脹、承載后的變形以及機(jī)器基礎(chǔ)的不均勻沉降等,會(huì)造成機(jī)器工作時(shí)各轉(zhuǎn)子軸線之間產(chǎn)生不對(duì)中。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析30%~50%存在不同程度的不對(duì)中,嚴(yán)重的不對(duì)中會(huì)造成設(shè)備部件的過早損壞,同時(shí)會(huì)造成能源的浪費(fèi)。不對(duì)中既可產(chǎn)生徑向振動(dòng),又會(huì)產(chǎn)生軸向振動(dòng);既會(huì)造成臨近聯(lián)軸節(jié)處支承的振動(dòng),也會(huì)造成遠(yuǎn)離聯(lián)軸節(jié)的自由端的振動(dòng)。不對(duì)中易產(chǎn)生2倍頻率振動(dòng),嚴(yán)重的不對(duì)中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生類似松動(dòng)的高諧波振動(dòng)。轉(zhuǎn)子不對(duì)中振動(dòng)特征譜的特點(diǎn):徑向振幅中的2倍頻振幅大;轉(zhuǎn)子軸向振幅超標(biāo)(2倍頻偏大主要是軸線平行偏移型不對(duì)中;1倍頻偏大主要是兩軸線夾角偏移型不對(duì)中);聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的軸頸振動(dòng)較大;轉(zhuǎn)子徑向振動(dòng)、軸向振動(dòng)隨負(fù)荷增大而增加。轉(zhuǎn)子不對(duì)中通常分為:角度不對(duì)中、平行不對(duì)中、復(fù)合不對(duì)中、軸承不對(duì)中。以下列舉出各類不對(duì)中情況的譜圖特征。

　　1.4.1　角不對(duì)中故障

　　角度不對(duì)中特征譜的特點(diǎn):

　　(1)會(huì)產(chǎn)生較大的軸向振動(dòng),頻譜為基頻和2倍

　　頻為主,還常見基頻和2倍、3倍頻都占優(yōu)勢的情況。

　　(2)如果3倍頻超過30%~50%,則可認(rèn)為是存在角度不對(duì)中。

　　(3)聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)軸向振動(dòng)相位相差180°。

　　1.4.2　平行不對(duì)中故障

　　平行不對(duì)中特征譜的特點(diǎn):

　　(1)振動(dòng)特性類似于角度不對(duì)中,但徑向振動(dòng)

　　較大。

　　(2)頻譜中2倍頻較大,常常超過基頻。

　　(3)角度不對(duì)中和平行不對(duì)中嚴(yán)重時(shí),會(huì)產(chǎn)生

　　較多諧波的高諧次(4~8倍頻)振動(dòng)。

　　(4)聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)相位相差也是180°。

　　1.4.3　軸承不對(duì)中故障

　　軸承不對(duì)中實(shí)際上反映的是軸承坐標(biāo)高和左右位置的偏差。由于結(jié)構(gòu)上的原因,軸承在水平和垂直方向上具有不同的剛度和阻尼,不對(duì)中的存在加大了這種差別。不對(duì)中過大時(shí),會(huì)使軸承工作條件改變,在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生附加的力和力矩,使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)或產(chǎn)生碰磨。軸承不對(duì)中會(huì)產(chǎn)生基頻、2倍頻,振動(dòng)以軸向?yàn)橹?通過找對(duì)中無法消除振動(dòng),只有卸下軸承重新安裝。

　　1.5　轉(zhuǎn)子與定子摩擦故障

　　轉(zhuǎn)子與定子摩擦又分為輕微摩擦和嚴(yán)重摩擦。輕微摩擦如:聯(lián)軸器罩磨軸;嚴(yán)重摩擦如:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與定子接觸。轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中與定子的摩擦?xí)斐蓢?yán)重的設(shè)備故障。在摩擦過程中,轉(zhuǎn)子剛度發(fā)生改變從而改變轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有頻率,可能造成系統(tǒng)共振。碰磨時(shí)振幅突然增大;頻譜成分較豐富,譜線密集,呈齒形分布,以1倍頻及其高次諧波為主,時(shí)域波形有削頂現(xiàn)象:嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)大量的亞諧波,并伴隨有噪音。而且摩擦?xí)斐晒纳仙托氏陆?同時(shí)局部會(huì)有溫升,因此工藝參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子與定子摩擦的故障診斷非常重要。

　　1.6　滾動(dòng)軸承的故障

　　滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能會(huì)由于各種原因引起損壞,如裝配不當(dāng)、潤滑不量、水分和異物侵入、腐蝕和過載等都會(huì)導(dǎo)致軸承過早損壞。即使在安裝、潤滑和使用維護(hù)都正常的情況下,經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn),軸承也會(huì)出現(xiàn)疲勞剝落和磨損而不能正常工作。滾動(dòng)軸承的主要故障形式:疲勞剝落、磨損、塑性變形、銹蝕、斷裂、膠合、保持架損壞等。對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行故障診斷的實(shí)用方法是振動(dòng)分析,振動(dòng)信號(hào)的簡易診斷法有以下幾種:

　　(1)振幅值診斷法,即利用峰值Xp、均值X以及均方根Xrms進(jìn)行故障診斷;

　　(2)波形因數(shù)診斷法,波形因數(shù)為峰值與均值之

　　比,當(dāng)Xp/X值過大時(shí),表明滾動(dòng)軸承可能點(diǎn)蝕。當(dāng)Xp/X值過小時(shí),則可能發(fā)生了磨損;

　　(3)波峰因數(shù)診斷法,波峰因數(shù)為峰值與均方根值之比,正常Xp/Xrms產(chǎn)較小的穩(wěn)定值,一旦軸承出現(xiàn)了損壞,則會(huì)產(chǎn)生沖擊信號(hào),振動(dòng)峰值明顯增大,Xp/Xrms增大,當(dāng)故障不斷擴(kuò)展,峰值達(dá)到極限值時(shí),均方根值則開始增大,Xp/Xrms逐步減小,直至恢復(fù)到無故障時(shí)的大小;

　　(4)峭度系數(shù)診斷法,振幅滿足正態(tài)分布規(guī)律的無故障軸承,其峭度值約為3,隨著故障的出現(xiàn)和發(fā)展,峭度值具有與波峰因數(shù)類似的變化趨勢。

　　1.7　轉(zhuǎn)子支承部件松動(dòng)的故障

　　轉(zhuǎn)子支承部件連接松動(dòng)是指系統(tǒng)結(jié)合面存在間隙或連接剛度不足,造成機(jī)械阻尼偏低、機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)過大的一種故障。支承系統(tǒng)結(jié)合面間隙過大,緊力不足,在外力或溫升作用下產(chǎn)生間隙,固定螺栓強(qiáng)度不足導(dǎo)致斷裂或缺乏防松措施造成部件松動(dòng),基礎(chǔ)施工質(zhì)量欠佳等都是造成松動(dòng)的常見原因。常見的機(jī)械松動(dòng)有3種:結(jié)構(gòu)框架或底座松動(dòng)、軸承座松動(dòng)、軸承等部件配合松動(dòng)。

　　1.7.1　結(jié)構(gòu)框架或底座松動(dòng)

　　結(jié)構(gòu)框架或底座松動(dòng)主要包括以下幾方面的故障:支腳、底板、水泥底座松動(dòng),強(qiáng)度不夠;框架或底板變形;緊固螺絲松動(dòng)等。由結(jié)構(gòu)框架或底座松動(dòng)引起振動(dòng)的特征為:

　　(1)類似不平衡或不對(duì)中,頻譜主要以1倍頻

　　為主;

　　(2)振動(dòng)具有局部性,只表現(xiàn)在松動(dòng)的轉(zhuǎn)子上;重的不對(duì)中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生類似松動(dòng)的高諧波振動(dòng)。

　　轉(zhuǎn)子不對(duì)中振動(dòng)特征譜的特點(diǎn):徑向振幅中的2倍頻振幅大;轉(zhuǎn)子軸向振幅超標(biāo)(2倍頻偏大主要是軸線平行偏移型不對(duì)中;1倍頻偏大主要是兩軸線夾角偏移型不對(duì)中);聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)的軸頸振動(dòng)較大;轉(zhuǎn)子徑向振動(dòng)、軸向振動(dòng)隨負(fù)荷增大而增加。轉(zhuǎn)子不對(duì)中通常分為:角度不對(duì)中、平行不對(duì)中、復(fù)合不對(duì)中、軸承不對(duì)中。以下列舉出各類不對(duì)中情況的譜圖特征。

　　1.4.1　角不對(duì)中故障

　　角度不對(duì)中特征譜的特點(diǎn):

　　(1)會(huì)產(chǎn)生較大的軸向振動(dòng),頻譜為基頻和2倍頻為主,還常見基頻和2倍、3倍頻都占優(yōu)勢的情況。

　　(2)如果3倍頻超過30%~50%,則可認(rèn)為是存在角度不對(duì)中。

　　(3)聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)軸向振動(dòng)相位相差180°。

　　1.4.2　平行不對(duì)中故障平行不對(duì)中特征譜的特點(diǎn):

　　(1)振動(dòng)特性類似于角度不對(duì)中,但徑向振動(dòng)較大。

　　(2)頻譜中2倍頻較大,常常超過基頻。

　　(3)角度不對(duì)中和平行不對(duì)中嚴(yán)重時(shí),會(huì)產(chǎn)生較多諧波的高諧次(4~8倍頻)振動(dòng)。

　　(4)聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)相位相差也是180°。

　　1.4.3　軸承不對(duì)中故障

　　軸承不對(duì)中實(shí)際上反映的是軸承坐標(biāo)高和左右位置的偏差。由于結(jié)構(gòu)上的原因,軸承在水平和垂直方向上具有不同的剛度和阻尼,不對(duì)中的存在加大了這種差別。不對(duì)中過大時(shí),會(huì)使軸承工作條件改變,在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生附加的力和力矩,使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)或產(chǎn)生碰磨。軸承不對(duì)中會(huì)產(chǎn)生基頻、2倍頻,振動(dòng)以軸向?yàn)橹?通過找對(duì)中無法消除振動(dòng),只有卸下軸承重新安裝。

　　1.5　轉(zhuǎn)子與定子摩擦故障

　　轉(zhuǎn)子與定子摩擦又分為輕微摩擦和嚴(yán)重摩擦。輕微摩擦如:聯(lián)軸器罩磨軸;嚴(yán)重摩擦如:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與定子接觸。轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中與定子的摩擦?xí)斐蓢?yán)重的設(shè)備故障。在摩擦過程中,轉(zhuǎn)子剛度發(fā)生改變從而改變轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有頻率,可能造成系統(tǒng)共振。碰磨時(shí)振幅突然增大;頻譜成分較豐富,譜線密集,呈齒形分布,以1倍頻及其高次諧波為主,時(shí)域波形有削頂現(xiàn)象:嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)大量的亞諧波,并伴隨有噪音。而且摩擦?xí)斐晒纳仙托氏陆?同時(shí)局部會(huì)有溫升,因此工藝參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子與定子摩擦的故障診斷非常重要。

　　1.6　滾動(dòng)軸承的故障

　　滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能會(huì)由于各種原因引起損壞,如裝配不當(dāng)、潤滑不量、水分和異物侵入、腐蝕和過載等都會(huì)導(dǎo)致軸承過早損壞。即使在安裝、潤滑和使用維護(hù)都正常的情況下,經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn),軸承也會(huì)出現(xiàn)疲勞剝落和磨損而不能正常工作。滾動(dòng)軸承的主要故障形式:疲勞剝落、磨損、塑性變形、銹蝕、斷裂、膠合、保持架損壞等。對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行故障診斷的實(shí)用方法是振動(dòng)分析,振動(dòng)信號(hào)的簡易診斷法有以下幾種:

　　(1)振幅值診斷法,即利用峰值Xp、均值X以及

　　均方根Xrms進(jìn)行故障診斷;

　　(2)波形因數(shù)診斷法,波形因數(shù)為峰值與均值之比,當(dāng)Xp/X值過大時(shí),表明滾動(dòng)軸承可能點(diǎn)蝕。當(dāng)Xp/X值過小時(shí),則可能發(fā)生了磨損;

　　(3)波峰因數(shù)診斷法,波峰因數(shù)為峰值與均方根值之比,正常Xp/Xrms產(chǎn)較小的穩(wěn)定值,一旦軸承出現(xiàn)了損壞,則會(huì)產(chǎn)生沖擊信號(hào),振動(dòng)峰值明顯增大,Xp/Xrms增大,當(dāng)故障不斷擴(kuò)展,峰值達(dá)到極限值時(shí),均方根值則開始增大,Xp/Xrms逐步減小,直至恢復(fù)到無故障時(shí)的大小;

　　(4)峭度系數(shù)診斷法,振幅滿足正態(tài)分布規(guī)律的無故障軸承,其峭度值約為3,隨著故障的出現(xiàn)和發(fā)展,峭度值具有與波峰因數(shù)類似的變化趨勢。

　　1.7　轉(zhuǎn)子支承部件松動(dòng)的故障

　　轉(zhuǎn)子支承部件連接松動(dòng)是指系統(tǒng)結(jié)合面存在間隙或連接剛度不足,造成機(jī)械阻尼偏低、機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)過大的一種故障。支承系統(tǒng)結(jié)合面間隙過大,緊力不足,在外力或溫升作用下產(chǎn)生間隙,固定螺栓強(qiáng)度不足導(dǎo)致斷裂或缺乏防松措施造成部件松動(dòng),基礎(chǔ)施工質(zhì)量欠佳等都是造成松動(dòng)的常見原因。常見的機(jī)械松動(dòng)有3種:結(jié)構(gòu)框架或底座松動(dòng)、軸承座松動(dòng)、軸承等部件配合松動(dòng)。

　　1.7.1　結(jié)構(gòu)框架或底座松動(dòng)

　　結(jié)構(gòu)框架或底座松動(dòng)主要包括以下幾方面的故障:支腳、底板、水泥底座松動(dòng),強(qiáng)度不夠;框架或底板變形;緊固螺絲松動(dòng)等。由結(jié)構(gòu)框架或底座松動(dòng)引起振動(dòng)的特征為:

　　(1)類似不平衡或不對(duì)中,頻譜主要以1倍頻為主;

　　(2)振動(dòng)具有局部性,只表現(xiàn)在松動(dòng)的轉(zhuǎn)子上;

　　(3)同軸承徑向振動(dòng)垂直,水平方向相位差0或180°;

　　(4)底板連接處相鄰結(jié)合面的振動(dòng)相位相差180°;

　　(5)如果軸承緊固是在軸向,也會(huì)引起類似不對(duì)中的軸向振動(dòng)。

　　1.7.2　結(jié)構(gòu)、軸承座晃動(dòng)或開裂引起的松動(dòng)

　　結(jié)構(gòu)、軸承座晃動(dòng)或開裂引起的松動(dòng)包括以下幾方面的故障:結(jié)構(gòu)或軸承座開裂、支承件長度不同引起的晃動(dòng);部件間隙出現(xiàn)少量偏差時(shí)(尚無碰撞);緊固螺絲松動(dòng)等。由于結(jié)構(gòu)、軸承座晃動(dòng)或開裂引起松動(dòng)的振動(dòng)特征:

　　(1)主要以2倍頻為特征(主要是徑向2倍頻超過基頻的50%);

　　(2)幅值有時(shí)不穩(wěn)定;

　　(3)振動(dòng)只有伴隨其他故障如不平衡或不對(duì)中時(shí)才有表現(xiàn),此時(shí)要消除不平衡或不對(duì)中將很困難;

　　(4)在間隙達(dá)到出現(xiàn)碰撞前,振動(dòng)主要是基頻和2倍頻;出現(xiàn)碰撞后,振動(dòng)將出現(xiàn)大量諧頻

　　1.7.3　軸承在軸承座內(nèi)松動(dòng)或部件配合松動(dòng)

　　軸承在軸承座內(nèi)松動(dòng)或部件配合松動(dòng)包括以下幾方面的故障:軸承在軸承座內(nèi)松動(dòng);軸承內(nèi)圈間隙大,軸承保持架在軸承蓋內(nèi)松動(dòng);軸承松動(dòng)或與軸有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)等。軸承在軸承座內(nèi)松動(dòng)或部件配合松動(dòng)引起振動(dòng)的特征:

　　(1)常常出現(xiàn)大量的高倍頻,有時(shí)10倍、甚至20倍頻,松動(dòng)嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)半頻及諧頻成分;

　　(2)半頻及諧頻往往隨不平衡或不對(duì)中等故障出現(xiàn);

　　(3)振動(dòng)具有方向性和局部性;

　　(4)振動(dòng)幅值變化較大,相位有時(shí)也不穩(wěn)定。

　　1.8　齒式聯(lián)軸器卡死的故障

　　一般情況下,齒式聯(lián)軸器允許軸系存在一定的不對(duì)中,但不對(duì)中量超過聯(lián)軸器許用位移或聯(lián)軸器內(nèi)零件潤滑不當(dāng),聯(lián)軸器便會(huì)處于卡死狀態(tài),使轉(zhuǎn)軸之間變?yōu)閯傂月?lián)接引起振動(dòng)。

　　1.9　轉(zhuǎn)軸橫向裂紋的故障

　　轉(zhuǎn)軸裂紋故障概率比其他故障小得多,但因能造成軸裂紋的因素有很多,如各種因素造成的應(yīng)力集中、復(fù)雜的受力狀態(tài)、惡劣的工作條件及環(huán)境等等,而且裂紋對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)不夠敏感,有可能發(fā)生斷軸事故,因此危害是很大的。橫向軸裂紋的振動(dòng)帶有非線性性質(zhì),出現(xiàn)2倍、3倍等高倍分量,隨著裂紋擴(kuò)展,剛度進(jìn)一步下降,1倍、2倍等頻率幅值隨之增大。