立式泵振動故障檢測
立式泵的故障主要是不平衡,出口管線方向的彈簧剛度比其垂直方向剛度大,所以不平衡振動的主要方向是與出口管線方向垂直的徑向方向,如下圖所示:
從上到下振動遞減,同測量方向相位同向,電機的自由端振動***大。
徑向載荷(不對中和側(cè)向力)
徑向載荷如果沒有在早期檢測出來并治理,超過設(shè)計允許值的徑向載荷將會給泵帶來嚴(yán)重的損壞。
● 不對中。是***常見的徑向載荷,但與別的旋轉(zhuǎn)機械沒有不同。
● 側(cè)向載荷。作用在葉輪上的液壓動力,當(dāng)泵沒有運行在***佳效率點時會產(chǎn)生***的側(cè)向力。(前面在討論泵殼的結(jié)構(gòu)時討論過)
過多的徑向力有如下的特征,我們可以因此制定相應(yīng)的檢測方案:
● ***的軸承溫度。***的徑向力會使得軸承承受額外的負(fù)荷,并影響其使用壽命。如果滑動軸承的瓦溫***,常常***先預(yù)示著軸承處于***徑向載荷。***的徑向載荷讓過載軸承內(nèi)的潤滑油受到***的剪切應(yīng)力的作用,受該力作用的潤滑油會升溫,潤滑油的溫度會反映在軸承的巴氏合金上。測量潤滑油的出口溫度往往并不理想,因為軸承內(nèi)的潤滑油溫是載荷區(qū)的***油溫和非載荷區(qū)的低油溫的混合溫度,雖然有所反映,但只能是模糊地表達機器的運行狀態(tài)。一般要求在軸承中的多個位置安裝溫度探頭,因為***大載荷的位置是可變的、不可預(yù)測的,另外,因為不對中也可能讓軸中心的位置在異常的位置。
● 異常的軸中心位置。通過監(jiān)測滑動軸承的軸中心位置的變化可以有效地發(fā)現(xiàn)徑向載荷的異常。包括一個軸承的軸中心位置的歷史變化趨勢,不同的啟停機過程,也包括不同的瓦的相對位置及其變化。
● Orbit圖通常更扁平、橢圓度更***。Orbits的形狀對于作用在轉(zhuǎn)子上的徑向載荷是很敏感的,Orbit圖的一部分(某一段)可能和瓦的曲率近似。如果頻率成分中有2X分量,可能表現(xiàn)出香蕉形。轉(zhuǎn)子在某瓦處因為不對中或者受側(cè)向力作用而輕載(unloaded),可能運行在低偏心率位置,此時Orbit圖反而是圓形了,所以一個異常的圓形Orbit也可能意味著不對中或者異常的側(cè)向力作用。
● 殼振異常??赡茏兇蠡蛘咦冃?。瓦振通常在滑動軸承中較小,但如果軸過于接近軸承,即偏心率過***,會使得油膜軸承的剛度變大很多,從而傳遞更多的振動給軸瓦。相反也是成立的,如果側(cè)向力使得偏心率過小,則瓦振會異常小。
徑向載荷的影響
徑向載荷有正面的影響,如增加滑動軸承的穩(wěn)定性。也有如下的負(fù)面影響:
● 摩擦。過大的徑向載荷可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和軸承或密封的摩擦,摩擦環(huán)的摩擦,和軸承的摩擦?xí)悄Σ恋酵叩陌褪虾辖鹕踔凛S承及轉(zhuǎn)子本體。而密封和摩擦環(huán)的摩擦?xí)寗屿o之間的間隙增大,導(dǎo)致流體的泄露和效率的損失。
由于摩擦產(chǎn)生的次諧波振動不大的一個原因是流體的密度大,抑制了振動的幅值,另外,因為摩擦產(chǎn)生的次諧波要求轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速運行在有摩擦?xí)r的***階臨界轉(zhuǎn)速(比無摩擦的臨界轉(zhuǎn)速稍大的轉(zhuǎn)速)的2倍或三倍等以上,而一般來說,泵的運行轉(zhuǎn)速較低,而臨界轉(zhuǎn)速較***,所以難以產(chǎn)生次諧波,多表現(xiàn)在工頻上。
●縮短軸承壽命。過大的徑向載荷產(chǎn)生的摩擦或者摩擦產(chǎn)生的***溫可能破壞滑動軸承的巴氏合金,進而使軸承失效;而滾動軸承的L10壽命也和所受到的載荷直接成3次方的關(guān)系。過大的不對中和徑向載荷都會顯著地縮短滾動軸承的壽命。
● 密封或密封箱的損壞。機械密封、密封箱、密封環(huán)等雖然是易損件,可以承受一定的徑向載荷。但過大的徑向載荷會破壞密封。如果發(fā)現(xiàn)密封需要過于頻繁地更換,說明可能是因為徑向載荷的增大導(dǎo)致轉(zhuǎn)子變形超過了一定的量。
● 轉(zhuǎn)子斷裂。轉(zhuǎn)子斷裂的因素很多,徑向載荷過大時原因之一。
應(yīng)力集中。變徑軸在軸肩的位置容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,對于懸臂泵,常常有多處變徑。
● 殘余應(yīng)力。有個案例是一臺***壓鍋爐給水泵彎了,原因沒說,做直軸處理時用的是鈍口鑿,之后該機組運行了一年,因為發(fā)生密封箱嚴(yán)重泄露事故才發(fā)現(xiàn)軸裂紋。軸彎是導(dǎo)致密封泄露的原因,也負(fù)荷軸裂紋的***規(guī)律。并不是直軸時敲打軸是軸裂紋的***原因,但很可能是一個重要的因素,因為這種處理會造成沒有消除的過大壓應(yīng)力并超過允許范圍。
● 過載運行。泵常常會超原設(shè)計負(fù)荷運行,使得轉(zhuǎn)子可能受到***度的疲勞應(yīng)力作用。
● 徑向載荷。運行點離***佳效率點越遠,受到的側(cè)向載荷越大;不對中是***常見的根源。
● 縮短聯(lián)軸器壽命。包括使其中的彈性體受熱老化、或者齒輪磨損、或者疲勞等。