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技術(shù)文章/Technical articles
水泵故障排查系列專題二：振動(dòng)異常
2021-10-16 13:51:54泵友圈
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水泵的使用壽命離不開定期巡檢，巡檢過程主要是通過水泵外在的運(yùn)行表現(xiàn)來判斷水泵情況，從而發(fā)現(xiàn)水泵異常。大多數(shù)異常并非是水泵發(fā)生了不可逆的損傷，如果可以第一時(shí)間診斷故障，進(jìn)行維護(hù)，水泵可以恢復(fù)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。水泵異常主要有以下五種表現(xiàn)：噪聲異常振動(dòng)異常性能異常溫升異常其他異常振動(dòng)異常主要是指水泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，水泵通過連接底座、連接管路傳出非正常的振動(dòng)，振動(dòng)通常表現(xiàn)為振幅大或振動(dòng)頻率過大，可能迫使管路產(chǎn)生共振，并造成管路撞擊相距較近的障礙物，形成噪音。嚴(yán)重時(shí)，振動(dòng)可能會(huì)損傷管路或水泵進(jìn)出口，造成系統(tǒng)損壞。常
水泵的使用壽命離不開定期巡檢，巡檢過程主要是通過水泵外在的運(yùn)行表現(xiàn)來判斷水泵情況，從而發(fā)現(xiàn)水泵異常。大多數(shù)異常并非是水泵發(fā)生了不可逆的損傷，如果可以第一時(shí)間診斷故障，進(jìn)行維護(hù)，水泵可以恢復(fù)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
振動(dòng)異常主要是指水泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，水泵通過連接底座、連接管路傳出非正常的振動(dòng)，振動(dòng)通常表現(xiàn)為振幅大或振動(dòng)頻率過大，可能迫使管路產(chǎn)生共振，并造成管路撞擊相距較近的障礙物，形成噪音。嚴(yán)重時(shí)，振動(dòng)可能會(huì)損傷管路或水泵進(jìn)出口，造成系統(tǒng)損壞。常見的振動(dòng)原因歸結(jié)如下：除非小功率立式泵，通過剛性管道連接在系統(tǒng)上，其產(chǎn)生振動(dòng)量較小，并且表現(xiàn)為水平振動(dòng)，由管路吸收或承擔(dān)振動(dòng)，其余水泵通常都需要做水泵定位。如果水泵缺少有效地定位，則可能造成水泵振動(dòng)加劇。對(duì)于小功率水泵，用手按壓水泵可以使振動(dòng)減弱，據(jù)此可判定為水泵缺少固定的原因，需要對(duì)水泵與基礎(chǔ)進(jìn)行固定。值得一提的是，小體量水泵固定方式多采用硬連接方式，若采用螺栓將水泵底腳、橡膠墊片、基礎(chǔ)底座進(jìn)行固定連接時(shí)，橡膠墊片由于螺栓的受力而出現(xiàn)極限壓縮，其撓性下降，表現(xiàn)為剛性，無法提供隔振功能。共振通常是由于水泵的底座或連接管路剛性較差，使得它們的固有頻率與水泵自身的振動(dòng)頻率相接近，造成水泵運(yùn)行中的振動(dòng)加劇的現(xiàn)象。這種振動(dòng)有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)為隨著水泵開啟時(shí)間而逐漸加劇，用手按壓水泵或共振部件，可以降低振動(dòng)。對(duì)于基礎(chǔ)底座共振的情況，需要加強(qiáng)基礎(chǔ)底座的剛性，或使用減震墊來隔震。對(duì)于接口管路共振的情況，需要在水泵出口安裝軟連接，隔絕水泵振動(dòng)，并考慮管路支撐。動(dòng)平衡下降是一種水泵磨損老化的表現(xiàn)，通常出現(xiàn)在水泵使用一定年限以后，由于轉(zhuǎn)動(dòng)部件的不平衡量加劇，造成的高速運(yùn)轉(zhuǎn)下出現(xiàn)異常振動(dòng)。不平衡量加劇的因素可能是軸承失效、葉輪汽蝕損壞、異物進(jìn)入破壞葉輪等原因，這種振動(dòng)通常肉眼可見，振動(dòng)幅度較大，若電機(jī)有變頻器控制，降頻后振動(dòng)會(huì)減弱。現(xiàn)場(chǎng)維修需要檢查失效點(diǎn)位，更換葉輪或軸承，必要時(shí)需要重新測(cè)定軸跳或動(dòng)平衡，來保證水泵恢復(fù)正常運(yùn)行。軸彎曲多數(shù)表現(xiàn)在泵軸過長(zhǎng)或帶有聯(lián)軸節(jié)的泵型上，由于軸對(duì)中不良，泵軸持續(xù)承受徑向力，導(dǎo)致泵軸彎曲，進(jìn)而加劇軸承負(fù)載，運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)振動(dòng)。需要更換泵軸解決此問題，并應(yīng)檢查彎曲原因，消除再次彎曲的隱患。喘振的主要誘因在于水系統(tǒng)內(nèi)部，而非機(jī)械結(jié)構(gòu)造成。形成喘振的原因有兩種，一種是水泵性能曲線不合理，存在駝峰，使得一個(gè)系統(tǒng)阻力曲線（恒定揚(yáng)程）與性能曲線產(chǎn)生雙解，造成水泵實(shí)際工況來回?cái)[動(dòng)。另一種是水泵吸入口存在高位窩氣，無法通過水泵對(duì)外排出，高位窩氣會(huì)周期性導(dǎo)致汽蝕，使水泵出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。
對(duì)于喘振的系統(tǒng)，需要分析如上兩種問題，多數(shù)情況下水泵不會(huì)有駝峰曲線，需要消除入口高點(diǎn)，避免高位窩氣。
紊流多出現(xiàn)于水泵吸入口位置，由于入口距離彎頭較近，缺少直管段，安裝不規(guī)范造成。水流經(jīng)彎頭時(shí)會(huì)產(chǎn)生混亂流動(dòng)，這種流動(dòng)狀態(tài)通常需要一定長(zhǎng)的直管段來消除，若彎頭與水泵吸入口相距較近，紊流狀態(tài)的水直接進(jìn)入葉輪吸入口，造成葉輪受力不平衡，引發(fā)水泵振動(dòng)。有條件的情況下需要延長(zhǎng)彎頭到泵吸入口的距離，至少保證3倍管徑長(zhǎng)度的直管段，若是在沒有空間調(diào)整，可以考慮在彎頭內(nèi)部焊接軸向隔板，減弱紊流現(xiàn)象。
Pentax的CH和CS臥式離心泵采用了電機(jī)加長(zhǎng)軸設(shè)計(jì)，提高了軸跳精度；對(duì)葉輪做了G6.3級(jí)動(dòng)平衡，降低葉輪負(fù)載；并根據(jù)葉輪動(dòng)載荷嚴(yán)格校核了軸強(qiáng)度和軸承負(fù)載，降低運(yùn)行疲勞，使其在連續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)下有著出色的壽命表現(xiàn)。
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水泵屬于機(jī)電類產(chǎn)品，在運(yùn)行時(shí)一定會(huì)有熱量產(chǎn)生，熱量的來源包括介質(zhì)在泵體內(nèi)的物理摩擦、軸承旋轉(zhuǎn)摩擦生熱、電機(jī)定子轉(zhuǎn)子電阻生熱等等。水泵生熱屬于正常情況，但是當(dāng)生熱量過大，溫升過高時(shí)，水泵會(huì)出現(xiàn)壽命下降甚至損壞的問題。水泵的溫升異常會(huì)表現(xiàn)在兩個(gè)地方，泵頭溫升和電機(jī)溫升，大多數(shù)溫升異常的原因來自于：介質(zhì)過熱部分系統(tǒng)下，水泵會(huì)...
