给水泵电机设备振动异常原因及解决对策

余志凯

（珠海水务集团客户服务分公司，广东 珠海 519000）

振动是评价水泵电机设备运行可靠性的一个重要指标，一旦发生异常振动，将直接影响水泵的安全运行，表现为会引发电机和管路的振动造成轴承等零部件的损坏和连接部件松动，严重时会使某些部件变形，甚至有断裂的危险。同时由于振动还会产生噪声，易造成岗位人员心情烦噪、疲劳、反应迟钝，容易发生操作失误。因此，必须对给水泵电机设备运行中出现的振动异常问题予以高度重视，寻找振动异常的原因，进而采取必要的解决对策。

1 设备运行模式及振动超标的来源

该系统专为通风制冷机中间回路提供冷却水，共设计安装两台泵，正常工况一台运行，一台备用。因通风制冷系统为机组重要仪控设备、电子机柜等提供可靠的冷却，一旦失效，有跳机、停堆的风险，特别在夏季此种情况尤为重要。该海水供水泵为俄供长轴深井泵:型号为1350-35；技术参数为Q=1800m3/h，H=32.3m，U=6000V，n=1500r/min，N=250kW。泵组总长度为17.74m，泵轴共有7根，长度为15.8m，连接方式为卡环轴套螺纹连接，驱动端安装角接球滚珠轴承，滑润油循环冷却，水下轴支撑有7只橡胶轴承 (海水冷却)，轴封用盘根密封(自泄漏冷却)。

设备运行期间，维护人员通过对该泵组采取定期振动测量方式，了解该泵组的振动趋势，通过频谱分析，掌握了其运行状况。当出现振动超标时，要及时进行故障诊断并治理。2007-03-19在一次定期试验的振动测量时，发现该泵组电机非驱动端轴承座振动超标，且振幅波动较大。其详细振动数据见表1。

注:H是指顺泵出口管道方向；V是指垂直泵出口管道方向；A是指平行泵轴方向。

测振仪数据采集频率范围是10～1000Hz，振动结果采用均方根值显示。根据俄方提交的运行文件，该泵组维持长期运行的振动标准是4.5mm/s以下(均方根值)。

由振动测量过程中的时域波形可知，各点振幅波动较大，且存在一定的低频周波成分。对1#～3#测点圆周方向进行多点振动频谱比较，发现各测点的频谱成分均以16.875Hz为主，且出现振动幅值由电机的非驱动端向驱动端、再向电机与泵的连接处依次减小的规律。频谱分析以垂直管道方向的测点为例，如图1所示（由于高频成分几乎没有，为了方便显示，对频谱图中的频谱范围进行了缩减，2#与3#测点的频谱成分相类似）。

由图1可知，在整个频谱范围内，16.875Hz的谱峰占主要成分。电机转速频率谱峰25Hz所对应的峰值很小。

从测量结果看，超过了厂家的设计标准，因而不利于设备的长期运行。但由于机组当时处于运行期间，没有定期维修保养，测量结果超标也是在意料之中。为了分析振源，评价当前振动状态是否允许泵组运行，笔者进行了如下两个方面的研究。

表1 振动测量数据/mm·s-1

（1）电机转子两端的轴承型号为俄供32320，滚珠数为14个，计算得出的内环、外环、滚珠、保持架的故障频率均与16.875Hz不相符合，因而可以排除轴承故障。同时，为了评价轴承运行状况，利用专业仪表采用冲击脉冲方式，对电机转子两端的支撑轴承进行了重点诊断。该技术能及时有效地诊断出轴承的早期故障。电机转子非驱动端轴承冲击脉冲测试数据dBm值为24，dBc值为12，均小于轴承损坏程度标准的30。通过冲击脉冲技术诊断该轴承运行状况正常，无明显损伤，电机转子驱动端轴承冲击脉冲测试数据dBm值为14，dBc值为4，均远小于轴承损坏程度标准的30，数据显示该轴承运行状况良好。

（2）通过对电机1#测点的敲击试验，发现电机外壳的固有频率大致在14Hz左右，与各测点中的主要分量16.875Hz很接近，见图2。

2 原因分析及解决对策

2.1 原因分析

引起设备振动的原因是多方面的，如管系振动、泵轴跳动，以及靠背轮对中不良(同心度、平行度)、泵座和电机支座强度不够等。引起该设备结构共振的激励来源可能有以下3种:

（1）由管道振动传递引起的激励管道安装直角90b的拐弯较多(6处)，加上其固定方式为滑动支撑，从而引起振动；

图1 电机自由端顺着管道方向测点的振动频谱示意

图2 电机非驱动端垂直出口管道方向测点的固有频率频域曲线

（2）电机轴承润滑不良激发振动该电机采用轴承润滑脂润滑，无加油嘴，其不良的润滑造成振动；

（3）其他激振力振动测量时时域波形中出现了低频周波分量，这可能是因为轴系长、晃动大、泵座结构强度不够引起的。(该电机重达2518kg，泵座及电机支座是碳钢板焊接加工而成，周围加强筋只有8mm厚，分段焊接强度低，降低了电机的支撑刚度。)而低频周波分量是引起振动的一个重要因素。

2.2 解决对策

根据此类泵组特点，可从以下7个方面降低振动:

（1）改变泵轴弯曲度由于深井泵泵轴较长，易引发晃动变形，通过多次解体检查，泵轴都有不同程度的弯曲共性，泵轴弯曲是引起振动的主要方面；

（2）减小泵座与电机支座固定螺栓的力矩，改变连接刚度当减小支座与泵体法兰固定螺栓力矩时，因应力改变而降低振动 (有效性已在同类型泵组的振动处理中得到验证)；

（3）增加泵体、电机支座强度该泵座、电机支座是碳钢板焊接制作，用直径705mm，加强筋8mm的碳钢板分段焊接，强度相对较低，从泵底座至电机顶部高达3.38m，电机本体重2180kg，晃动不可避免，而一般立式泵采用铸钢制造，强度高，不存在变形；

（4）检查和调整泵出口管第一道滑动支架的间隙通过调整，使泵出口法兰与管道法兰保证平行度，以减少应力；

（5）减小其他激振力对由其他激振力引起的振动也应采取相应的措施；

（6）在出口管加装橡胶波纹管缓解来自管道的激振力由于该管道安装全部采用滑动支架支撑，介质冲刷管道振动较大，再加上有多处成90b拐弯，阻力大，橡胶波纹管能将来自管系的振动抵消；

（7）在确保设备正常运行状况下调整振动限值，由4.5mm/s提高到5.6mm/s，并在运行中加强振动监测。

2.3 效果分析

由于泵组运行期间，处理窗口有限，仅实施了减振措施中第二项，在电机自由端垂直方向两侧各加一根撑杆，调整螺栓力点为撑力，沿泵出口管对面加一根撑杆，调整螺栓力点为拉力。

经过调整，电机非驱动端垂直方向的振幅约为3.2～3.8mm/s，水平方向的振幅约为 2.9～3.2mm/s(振动值上限为 4.5mm/s)。经过处理，现在该泵组的振动情况合格。但仍存在电机的1#测点通频振幅较大，频谱成分中16.875Hz附近的分量幅值比例较大，通频值有一定的波动，时域波形中的低频周波分量也还存在。2#测点和3#测点的振幅比处理前有一定的上升。这主要是因为现场施工条件有限，电机非驱动端距地面近3m，导致支撑架太长，而支撑架材料又较细(576的中空钢管)，在泵组运行过程中，支撑架因刚性较差存在一定的晃动，因此没有完全避开共振。在最近进行的大修中，对该泵组采取了如下对策:

(1)基础找平；

(2)出口加装膨胀节(在检修期间，在用葫芦吊吊泵出口的一截管道时，存在明显紧力，导致泵组运行过程中对泵产生反作用力)；

(3)更换被腐蚀不均匀的阳极块(阳极块腐蚀不均匀使水流冲击力不均匀，外力不均匀)；

(4)检查泵轴弯曲度(经测量，各段泵轴均有一定弯曲，从而加大了运行过程中的低频晃动)。采取上述措施后，再次试转进行振动测量，发现各测点振动幅度明显减小，最大振动幅值为3.3mm/s。说明处理措施有效，之前的分析正确。

结语

通过对振动异常原因的分析和解决对策的实施，目前给水泵电机设备振动异常的问题已基本得到解决。给水泵电机设备振动异常原因较为复杂，涉及到多方面，任何一个环节出现偏差都有可能造成振动增大或设备损坏。因此，要求通过提高设计和安装质量，提高操作水平，加强日常维护检修，以确保设备的稳定可靠运行。

[1]淮慧梅;朱晓辉.水泵振动原因及对策[J].机械工程与自动化，2004(01).

[2]程实;刘伟.电厂给水泵电机振动原因分析与处理[J].机电技术，2010(03).