曹金龙(内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司,内蒙古 赤峰 025350)
鉴于离心泵的工作性质,一般都处于连续性生产较强的装置体系中,同时作为一种物料传送转动设备,需要应对高温、粉尘、潮湿等多种复杂的环境。离心泵一旦出现故障,就会导致联动设备被迫停止运转,影响整个厂区的正常共生产。因此,保障离心泵的有效性,实际上是保证了物料传送的有效性。
目前,常见的离心泵故障有造型不合理、安装启动故障、运行中突发故障、设备出厂故障等,除此之外,引发离心泵故障的主要原因来源于振动,除了转子不对中、不平衡等故障之外,还有转子偏心、轴弯曲、零部件松动等。从现实角度出发,作者重点分析击中常见的故障,并以此给出解决的方法。
转子是离心泵的最主要部件,也是最容易出现故障的部分。常见的转子故障有:转子不平衡、转子偏心、转子弯曲、转子与定子摩擦、转子不对中等。
第一,是转子不平衡的问题,离心泵设备中,通常是一个转子有一根转动轴,外加多个轮盘组成。由于每一个轮盘都有存在质量偏心的可能,按照这种方式推论,两个以上的轮盘,就可能在离心泵运行时就可能将多质点的质量偏心转化为一个,或这多个矢量,由此形成转子不平衡的问题。转子不平衡对离心泵的正常工作影响是:工作效率低、震动大、噪音大。
第二,是转子偏心问题。转子之所以会发生偏心是因为定子与转子之间没有形成同心圆,转动过程中产生一阶频率震动,同时由于流体不平衡,形成叶轮与叶片之间的震动。
第三,是转子弯曲的故障问题。一般来说,转子发生弯曲故障是由于长期停用,转子的物理特性发生了变化。相对的,转子弯曲也分成两种情况,一种是暂时性弯曲,一种是永久性散去。暂时性弯曲是可以恢复的,原因或许是因为离心泵所受到的负荷太大,暖机不充分,转速过快等;而永久性弯曲是不可以恢复的,原因可能是设计曲线,或者在长期停放中受冷受热较为迅速。
第四,转子不对中发生的故障。联轴器、传递运动和转矩之间由于安装误差,或者工作状态忽冷忽热,或由于承载后的变形及及其基础不均匀沉淀,导致离心泵转子之间的轴线产生偏差。转子不对中的情况下持续运转,会造成离心泵寿命缩短,报废几率增大。
第五,转子与定子之间的摩擦事故障。转子在转动过沉重一旦与定子产生摩擦,就会导致系统共振,振幅突然增大,噪音明显增加。摩擦对转子的损害是致命的。
转动轴承快速运转的过沉重极容易引起损坏,外界的原因主要是配置失当、异物侵入、腐蚀、润滑油不足等多种原因。滚动轴承出现故障的典型表现,是频繁的出现剥落并发生磨损,在经过维护之后持续出现故障。滚动轴承的损害是不可逆转的,发现问题必须及时更换。
离心泵在长时间运转中,不断产生的离心力作用会导致较强的短频波震动,对整个设备的稳定性是很大的考验。一般说来,转轴出现裂纹的几率很低,但在恶劣复杂的工作状态下,各种因素造成的压力击中、外力侵害等也不可忽视。同时,裂纹对振动的反映并不明显,甚至会直接发生断轴事故,发生安全事故。
离心泵的使用范围广泛,在不同的行业和环境中,容易发生故障的部位、原因也不同,为了覆盖更大的故障诊断分析范围,作者认为可以通过采集信号、预处理的方法,这种方法更加可靠,同时经过信号转化的数据便于处理,也可以形成图形用于故障分析。
常用的振动信号故障排除分析方法有:频谱分析法、振动超标分析法、波形分析法、轴心分析法等。以下以频谱分析法为例,对这种常用的方法进行介绍:
频谱分析是将时域信号转换成为频域信号加以分析的方法。离心泵在运行的过程中,无论是振动信号,或者是噪音信号,都可以通过频域内进行处理,并获取识别故障特征信息的所必要的图像。例如,大多数机械震动是单一的正弦波,而不正常的情况下,则表现为各种信号的混乱波形。
首先要对频谱的原理有初步的了解。
第一,按照高频段、中频段和低频段的区分方法加以分析,初步了解故障发生的部位。
第二,按照基频和超谐波、次谐波进行分析,这样可以确定转子究竟在什么位置出现了故障,故障的特征是什么。
第三,按照频率成分的来源加以分析。由于频谱图的成分包含很多,除了故障成分叠加在频谱图上,还包括各种噪音和杂声。
第四,按照频率特征分析。振动特性频率是震动零件运转中的成分,只要对其有足够的了解,就可以掌握不同部件的震动特征,进而得出故障特征。
离心泵设备应用的范围越广,可能出现的故障原因就越多,但通过调查数据显示,绝大多数故障都与操作技术水平、设备安装水平、定期保养维护、操作人员的素质及重视程度有关。由此可见,通过足够的重视,定期进行设备保养维护,是可以降低离心泵出现故障的频率的,同时也说明,人为干预预防的重要性。
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