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离心泵常见故障诊断及分析方法_图文

时间:2011-02-19

第2 6卷 第 1 6期  21 00年 8月  

甘肃科技 

I1 6 S 2  .
Au   g.

l.1   。 6

2 O O1  

离 心泵 常见 故 障诊 断及 分 析 方 法 
雒孟康 
( 青海桥头铝电有限公司, 青海 大通 80 o ) 11o  摘 要: 针对离心泵维护 、 检修上存在 的问题 , 通过定期监测 , 采用频 谱分析技术 判断 出故障原 因和程度 , 全面掌握 

设备安全状况 , 为设备的预知性维修提供了切实的依据 , 助于综合效 益和管理水 平的提 高, 有 同时也有利 于降低维  修 费用 、 提高设备 的安全性。   关键词 : 离心泵 ; 频谱分析 ; 故障诊 断 
中 图分 类 号 :F 1  T31

由于旋转 机 械 的结 构及 零 部 件设 计 加 工 、 安装  调试 、 维护检 修等方 面 的原 因 和运 行 操作 方 面 的 问  题 , 得机器 在运 行 过 程 中会 产 生振 动 。转 动设 备  使

形不均 匀 。  

14 转子不对 中故 障  .

转 动机器 的转 子之 间通常用联 轴器连 接构成 轴  系, 传递 运动 和转矩 。 由于机器 的安装 误差 、 作状  工 态 下热膨 胀 、 载后 的变 形 以及机 器 基础 的不 均匀  承 沉 降等 , 造成 机器 工作 时各转 子 轴线 之 间 产生 不  会 对 中 。据统 计分 析 ,0 ~ 0 的转 子 存在 不 同程  3% 5% 度 的不对 中 , 严重 的 不对 中会造 成 设备 部 件 的过 早  损坏 , 同时会 造成 能源 的浪费 。   15 转 子与 定子摩 擦故 障  . 转 子在转 动过程 中与定 子 的摩擦 会造成严 重 的 

的振 动是我们 常遇 见 的故 障 , 起 机器 故 障 的原 因  引
是多 种多样 的 , 了转 子不 对 中 、 除 不平衡 等主要原 因  外, 还有轴 弯 曲、 心转 子 、 件松 动等所致 。 偏 部  

1 离 心泵 常 见 故 障 
1 1 转子不 平衡故 障  。

转子不平 衡是 旋转机 械最 常见 的故障 。通 常设  备 的 1 转子 是 由 1根轴 和多 个 轮盘 组 成 的 , 个  个 每

轮盘 都 可能 存 在质 量 偏 心 , 以上 的轮 盘 可能 将  2个
多质点 的质量偏 心 合成 1个 或 多个 矢量 , 造成 转子  的力不平 衡型平衡 类 问题或 造成偶 不平衡 型平衡类 

设 备故 障 。在 摩擦 过程 中 , 子 刚度 发生 改 变从 而  转
改 变转子 系统 的 固有 频 率 , 可能 造成 系 统共 振 。碰 

磨 时振 幅突然增 大 ; 谱 成分 较 丰富 , 频 谱线 密 集 , 呈  齿形 分布 , 以一倍 频及其 高次谐 波为主 , 时域波形 有  削顶 现象 ; 重 时 出 现 大 量 的 亚谐 波 , 伴 随有 噪  严 并 音 。而且摩擦 会造 成 功 耗 上升 和效 率 下降 , 同时 局  部会有 温升 , 因此工 艺 参 数对 转 子 与定子 摩 擦 的故 

问题 , 以及 力与偶 复合 型不平 衡问题 。  
12 偏心 转子 的故 障  .

偏 心是 指定 子 与转 子 之 间不 同心 的一 种故 障 。   当旋 转泵有几 何偏 心时 , 除会产 生一 阶频率振 动外 ,   还 会 由于流体 不平衡 造成 叶轮 叶片通过 频率倍 频的 
振动 。 由偏心 造成 的激振 力 与 负荷 有关 , 与转速  而

障诊断非常重要。  
16 滚 动轴承 的故 障  。 滚动 轴承在 运转 过程 中可能会 由于各种 原因 引  

没有直 接关系 , 此 , 偏 心 故 障 的诊 断 , 因 对 一般 需要  改变 负荷 情况 , 行对 比测试才 能 肯定 。 进  
13 转 子弯 曲故 障  .

起损 坏 , 如装 配不 当、 例 润滑不 量 、 水分 和异物 侵入 、   腐蚀 和过 载 等 都 会 导 致 轴 承 过 早 损 坏 。 即使 在 安  装、 润滑和 使用维 护都正 常 的情 况下 , 经过 一段 时问  运转 , 轴承也 会 出现疲 劳 剥 落 和磨损 而 不 能正 常工  作 。滚 动轴 承 的主要 故 障形 式有疲 劳剥落 、 磨损 、 塑  性 变形 、 蚀 、 锈 断裂 、 合 、 持架损 坏等 。 胶 保   17 转 子支承 部件松 动 的故障  . 转子 支承部 件连 接松动 是指系统结 合 面存 在间  隙 或连接 刚度不 足 , 成机械 阻尼偏低 、 造 机组运行 振  动过 大 的一 种 故 障 。机 械松 动本 身 不 是 纯 粹 的 故 

转子 弯 曲故 障多发 生在设 备较 长时 间停用后重  新 开机情况 下 , 多半 是 设 备停 用 后 产 生 了转子 弯  这 曲的故障 。转 子有永 久性 弯 曲和暂时性 弯 曲 2种 情  况 。永 久性弯 曲是 指转 子 轴 呈 弓形 , 成 永久 弯 曲  造 的原 因有设计 制造缺 陷 、 长期 停放 方法不 当 、 热态 停  机时未及 时盘车 或凉水 急冷所 致 。临时性 弯 曲指 可 

恢复的弯曲, 造成临时性弯曲的原因有预负荷过大、  
开 机运行 时暖机 不充 分 、 速过 快 等 致 使转 子 热变  升

第1 6期 

雒孟康 : 心泵常见 故 障诊 断及 分析 方法  离

9  7

障, 但它可放 大故 障 . 变 机械 设 备 的动 态 特 征 , 改 使  机械 设备 的固有 频率 、 阻尼 比 、 性 系数 发 生 改变 , 弹  

2 按 照基 频 、 谐波 、 谐波 进行 分析 , 以确  ) 超 次 用 定 转子 故 障范 围 。振 动信号 中很多 分量都 与转速 频  率有密 切关系 , 往往是基 频 的整 数倍或 分数倍 , 以  所


极小 的不平衡 或者不 对 中都 会导致支 承系统产 生很  大 的振 动 , 响机 械设 备 的正 常工 作 。常 见 的机 械  影
松动有 3种 : 构 框架 或 底 座松 动 、 承 座松 动 、 结 轴 轴  承等部件 配合松 动 。   18 齿式 联轴器 卡 死的故 障  .


般 均先 找 出基 频成分 , 随后再 寻找其 谐波关 系 , 弄  3 按 照 频率 成 分 的来 源 进 行 分 析 。实 际 的频  )

清 它们之 间 的联 系 , 障特征就 比较清楚 了。 故   谱 图往 往很 复杂 , 除故 障 成分 以叠加 的方 式呈 现 在  频谱 图上外 , 还有零 部件共振 的频率 成分 、 随机 噪声  干扰成 分等非 故 障成 分 。弄 清振动频 率 的来 源有 利 
于进一 步进行 故障分 析 。  

般 情 况下 , 式 联轴 器允 许 轴 系存在 一 定 的  齿

不 对 中, 但对 中量 超 过联 轴 器许 用 位 移 或联 轴 器 内 

零 件润滑不 当 , 联轴 器便 会处 于卡死状 态 , 转轴之  使
问变 为刚性连 接引起 振动 。 由于这 种 故障的 出现具 

4 按 特 征频 率 进 行 分 析 。振 动 特 性 频 率 是 各  ) 振动 零件运 转 中必定 产 生 的一 种振 动 成 分 , 据 对  根 特征 频率 的了解 , 大体 上 即可 掌 握设 备 各 构成 部 件 
的振 动情况 。然后要 对主振成 分进行 分析 。频谱 分 

有 随机性 , 振动 的 幅值 和相 位不 会总是重 复的 , 当发  现轴 向振 动 幅值相 位数 据 明显 变化 时 , 考虑 联 轴  应
器卡死 的故障 问题 。   19 转轴 横 向裂 纹 的故 障  .

析时 , 首先要 抓住 幅值 较高 的谱峰进行 分析 , 因为 它  们 的量值 对振 动 的总水 平 影 响较 大 ; 结合 专 家 们 多 
年来积 累 的各类 故 障对 应 的特 征 , 分析 产 生这 些  来 频率 成分 的可 能因素 , 出故 障所在 。 找  
2 2 振动超 标分 析  .

转轴 裂 纹故 障概 率 比其 他 故 障少 得多 , 因 能  但 造 成轴裂纹 的 因素 有很 多 , 如各 种 因素 造 成 的应  例 力集 中 、 杂的受 力状态 、 劣的工作条 件及环 境等  复 恶

等, 而且裂纹对 振 动的 响应 不够 敏感 , 可能发 生断  有
轴事故 , 因此 危害是 很大 的 。  

1 设计欠 佳 所 引起 的振 动 离 心 泵设 计 上 刚性  ) 不够 、 轴承 座结构不 佳 、 基础 板不够 结实 牢靠是泵 产 
生振动 的原 因 。  

横 向轴裂纹 的振动带 有非线性 性质 , 出现 2倍 、   3倍 等高倍分 量 , 随着裂纹 扩展 , 刚度进 一 步下 降 , 1  
倍 、 等频率 幅值 随之增 大 。 2倍  

2 制 造质量 不 高所 引起 的振 动 离 心 泵 制 造 中  )
所 有 回转 部件 的 同轴 度 超差 、 叶轮 和 泵轴 制 造 质量  粗 糙是泵 产生振 动的原 因。  

2 故 障诊 断 分 析方 法 
采集到 的信号 经过信 号 的预处理使 得故 障诊 断 
的结果 更加 可靠 , 经过 信号 的数 据处理 , 再 获得用 于 

3 安装 问题 所 引起 的振 动 泵 的进 口管段 有 突  )
弯 或积存有 空气 , 心泵 安装 时基 础 板 未 找 正 、 离 找 

故 障分 析 的各 种 图形 , 常用 的振 动信号分 析法有 : 波  形分 析法 、 轴心 分 析法 、 心 位 置分 析 、 轴 频谱 分 析 法 

平, 泵轴和 电动机轴 未达到 同轴度 的要求 , 管道 配置 
不合理 等是 泵引起 振动 的原 因 。  

等 。频 谱分 析 是离 心 泵 故 障 诊 断 中 最 常使 用 的 方 
法。  

4 使 用运行 不 当引起 的波 动 离心式 水 泵 , ) 特别  是 高扬 程 、 排量 的泵 在 流量 小 时容 易 产 生不 同程  大
度 的振动 , 当开大 阀 门流量正 常后 , 动就会 消失 。 振  

2 1 基于频 谱分 析的故 障分析 方法  . 

运 行 中的机械设 备无 论是振 动信号 还是 噪声 信 
号, 均可在频域 内经过 多 种 处理 方式 获得 识别 故 障  特征信 息所必 要 的频 域 图像 。绝 大多数 机械 的振 动 

3 结论 及 建 议 
1 通过有侧重地采集非正常工况时 的动态信  ) 号进行频谱分析 , 借助于故障诊断专家系统查找 出   故障, 确实解决 了实 际存在 的问题 , 也证实 在不停 设  备情况下引用特征信号监测及提取、 分析 , 给离心泵 
维护及 维修提供 了科 学 的依据 和技 术指导 。  

波形并 不是单 一 的正 弦波 , 而是 包含 有 各种 激 励 信  号在 内的一种 复 杂波 形 。按 照傅 里 叶 分析 原理 , 这 

种复杂的波形可 以分解 为一系列组成 它的谐 波分 
量, 每一谐 波分量 又有其 幅值 和相位 。  

进行频谱分析首先要了解频谱 的构成 , 依据故  障推理方式的不同, 对频谱构成的了解可按不同层 
次进行 。  

2 通过数据采集、 ) 信号分析等查找出机械故障 
位置 、 障程度 并进行质 量评定 , 机械故 障诊断及  故 在 消减预 防上有着 至关重要 的意义 。通 过长期 的监测  及数 据积 累 , 建立 全面 、 致 的数 据库 。 详  
( 下转 第 5 3页 )  

1按 照高 、 低 频 段进 行 分析 , 步 了解 主故  ) 中、 初 障发生 的部位 。  

第 l 期  6

王俊峰 : 北山月井子石英闪长岩体特征及时代划分 

5  3

期 较合理 。其 时代 划分 依据 为 :   1 岩体 侵人华 力西 中期岩 体 ; )   2 岩体 侵人石 炭统 中酸性 大山岩地 层 ; )   3 岩体 与早 中侏 罗统砂 岩 , 岩 等地 层 呈 侵入  ) 砾 接触 , 依据 : 两 者 接触 界 线 呈港 湾状 , 图 2所  其 ① 如 示; ②岩 体与下 中侏 罗统接 触接触 带 的内侧 , 形成 宽  约 05~1m 的 混染 岩 化 带 , 带 内可 见 围岩 捕 虏  . k 该 体及 同化 残 留石 英 砾 石 , 图 3所示 。这些 捕 虏 体  如

及残 留石英 砾石 的分布 特点 是 : 长达 6 i 的接触  在 k n

带 内侧均 可见 及 , 其 分 布 不 均 , 接 触 带 越 远 越  但 离

少, 以致消失。捕虏体岩石除胶结构有明显的重 晶   现象 和长石有 强烈 的绢 云母 化 , 岭 化 , 围岩 ( 高 与 下 
中侏 罗统 ) 岩石 之差 异 。岩 体 中 同化残 留石 英 砾石  与捕 虏体 中, 围岩 中的石英 砾石 , 及 之论是粒 度或是  形态 , 物理 特征上 , 为相似 。 极  

图2 月井子34地质点附近 " y  7 n ; -  ̄
岩体侵入 J 关系平面示意 图  ]

图 3 月井子东34 7 地质点东 r y r; S 
岩体侵入 J 关系平面示意 图  ]

4 围岩 ( 中侏 罗 统 ) 性 , ) 下 岩 以粗 砂岩 , 含砾 粗 
砂岩 , 砾岩为 主 , 夹有 炭质 岩石及 煤线 。砾岩 中砾石  以石英 质砾石 为主 , 多呈 圆粒状 或椭 圆形 粒状 , 一般  粒径为 0 5~1 5 m, 者 可 达 4~5 m。这 套 地 层  . .c 大 c

月井 子石英 闪 长岩 体 , 入 华力 西期 岩体 及石  侵
炭 纪地 层 、 中侏 罗世 地层 , 早 而在 岩体 、 岩 、 脉 岩性 、   副 矿物 、 石化学 、 岩 微量元 素 等均有独 特之处 。其形  成 时代应 晚于早 中侏 罗世 , 应划 分为燕 山早期 , 但无 

属 下 中侏 罗统龙 凤 山群 。  

法排 除岩 体形 成 时代 更新 的可 能性 。  

5 该岩体以下特征有别于其他时代 的岩体: ) ①  岩体中脉岩极不发育 , 反见少量花岗细晶岩脉 ; ②岩  石均 呈深浅 不 同的砖红 色 , 少部 份呈灰 白色 , 均呈  且 似斑状结构 ; ③富含硫化物 , 挥发气成 , 稀有放射性  等副矿物 ; ④锆石晶形简单 , 多呈浅黄一无色 , 偶见  磁铁矿及黑云母包裹体 ; e 、 g ⑤FO M O化学组份含量  高; 、 、 uC 之素组份含量高。 ⑥B V c 、r  

参考文献 :   [] 张 1 新虎 刘建宏 . 甘肃 省的板块 构造 [ ] 甘 肃地  再论 J. 质 20 ( ) 1 0 0 5 2 : —1 .  



[] 甘肃省地质局第二区域地质测量队 1 2 万《   2 .: 0 高台 幅、 平川幅》 区域地质调查报告[ ]甘肃省地质局, R.   14 9. 7  [] 邱家骧. 3 岩浆岩岩石 M ? 学[ ]地质出 版社, 8? 15 9  
[ ] 维诺格拉多夫 , 4  朱兆 良. 科学 译丛 : 微量元 素的测定方 

3 结论   
( 上接 第 9 7页 ) 全 厂 每 台设 备 的性 能 、 态 及维  将 状 修形 成一个 管理 系统 , 逐步 建立 起 适 合 于离 心 泵故 

法 M. 学出 社,5. [] 科 版 16 9 
人员在对故障分析上还 因其技术知识、 实践经验、 综  合 素质 等不 同而有 差异 , 就 需 要企 业 人员 要 不 断  这
学 习 , 助于不 断开 发 的实用 、 借 高质 量 的检 测仪 器 ,   来 提高处理 问题 的能力 。  
参 考文献 :  
[ ] 赵万 勇, 1 张亮 , 王振 , 多级 矿用 离心泵 平衡 盘灵敏  等.

障诊断、 质量评定 的应用系统。用管理系统的信息 
来 程序 化的指 导工 作 , 修人 员 根 据数 据 分 析结 果  维 会 有针对 性地 、 合理 地 制 定好 检 修 方案 、 修 周期 , 检   做好 备品、 备件 准备 , 理 安 排检 修 , 除 以往 维 修  合 消 所 造成 的过 修 和欠修 现象 。  

性分析 []石 油矿场机械 , 0 , ( )2 - . J. 2 93 2 : 2   0 8 03
[ ] 赵 国相, 2  李岩成 , 国奇 , 离心 泵的变 频调速 与节  贾 等. 能[ ] 石油矿场机械 ,0 5 3 ( ) 1718 J. 20 ,4 5 :0 - . 0 

3 虽然设备故障诊断技术工作 己经开展了一  ) 段 时期 , 在企业 中的应 用还 不是很普 遍 , 往分 析  但 往


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