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水泵油泵振動測量電力工程論文
一、引言
新中國成立前期，我們國家生產(chǎn)的水泵幾乎為零。過了將近半個多世紀(jì)后，水利事業(yè)與機械已經(jīng)高度發(fā)展。我國近幾年來建設(shè)了很多的發(fā)電站，如三峽發(fā)電站、錦屏和溪洛渡等等大型發(fā)電站。顯而易見，水電建設(shè)與應(yīng)用已經(jīng)在持續(xù)平穩(wěn)的發(fā)展。水泵在其中起著息息相關(guān)的作用，那么水電站對水泵油泵的要求也日益增高。所以對水泵在運行中產(chǎn)生的一系列振動、噪音還有動態(tài)應(yīng)力等等的要求也是相當(dāng)高的。本文就此介紹了水泵油泵可能引起振動噪音的有關(guān)因素以及振動的測量技術(shù)。
二、電站水泵在水電站的作用
把原動機的機械能轉(zhuǎn)化成抽送液體能量的機械就是泵。泵的顯著作用是液體的能量加強，所以被提升。增壓和輸送到需要的地方，水泵就是用來輸送水或者給水增加能量的一種機械.
水電站水泵將水從下游抽送到上游，供用電高峰時發(fā)電。
水泵水輪機還分為立軸、單級、混流可逆式等。水泵水輪機在水電站中的布置是與懸式發(fā)電電動機用法蘭直接連接。旋轉(zhuǎn)方向為：水輪機工況俯視為順時針旋轉(zhuǎn)，水泵工況俯視為逆時針旋轉(zhuǎn)。機組軸系采用具有上導(dǎo)軸承、推力軸承、下導(dǎo)軸承和水導(dǎo)軸。推力軸承置于轉(zhuǎn)子上方的上機架中心體上部，上導(dǎo)軸承布置在上機架中心體內(nèi)，下導(dǎo)軸承布置在下機架中心體內(nèi)，水導(dǎo)軸承置于水輪機頂蓋內(nèi)側(cè)。轉(zhuǎn)輪拆裝方式為中拆方式，即所有可拆卸部件包括轉(zhuǎn)輪、水輪機主軸(包括中間軸)、水導(dǎo)軸承、軸承支座、頂蓋、導(dǎo)葉、導(dǎo)葉接力器、導(dǎo)葉操作機構(gòu)、主軸密封裝置等能通過水輪機機坑廊道安裝和拆卸。
比如我國的龍灘水電站機組是采取單機單元供水系統(tǒng)，采用蝸殼自流減壓供水和尾水管取水泵加壓供水是每臺機組采用的兩種供水模式。一般情況下，主用供水是采用蝸殼自流減壓式供水。當(dāng)主用技術(shù)供水設(shè)備故障需要檢修或主用技術(shù)供水系統(tǒng)濾水器堵塞造成系統(tǒng)壓力低時，采用水泵加壓供水方式。通過3年多的運行考驗，證明龍灘水電站技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計可靠，性能優(yōu)良。龍灘水電站備用技術(shù)供水主要由以下設(shè)備組成：1臺DN500/PN25電動偏心半球閥、1臺離心泵、1臺DN500/PN16的水力泵控閥、1臺過濾精度為4mm的DN500/PN25全自動濾水器及管路系統(tǒng)組成。水力泵控閥的應(yīng)用，一定程度上提高了備用技術(shù)供水的可靠性，該閥經(jīng)過適當(dāng)調(diào)節(jié)，可以集減壓、定壓、逆止、電控開關(guān)作用于一身，操作簡單便捷，可靠性高。電站人員利用離心水泵特有的性能（離心水泵特性曲線），將龍灘水電站1～7號機組備用技術(shù)供水泵出口的水力泵控閥開啟速度進行了調(diào)整，成功地解決了備用技術(shù)供水泵啟動瞬間過流跳閘的故障。為了解決水泵啟動瞬間電流過大導(dǎo)致啟動柜開關(guān)跳閘的故障，對離心水泵特性進行了分析學(xué)習(xí)，判斷為水泵啟動時泵控閥開啟過快，導(dǎo)致水泵出口管路流量較大，流量的增大使離心泵的軸功率相應(yīng)增大，軸功率增大后電機電流相應(yīng)增大。當(dāng)水泵啟動瞬間電流達到啟動柜設(shè)定的電流過大跳閘保護定值后，開關(guān)自動跳閘，水泵停止工作。找到原因后，工作人員對龍灘水電站備用技術(shù)供水系統(tǒng)進行了分析，最后決定利用水力泵控閥結(jié)構(gòu)特性，調(diào)節(jié)泵控閥開啟速度，從而控制啟動水泵的瞬間電流保持在規(guī)定范圍，通過試驗成功解決了以上問題。水力泵控閥主要由閥門本體及流量加速器C、行程開關(guān)F、開閥速度調(diào)節(jié)閥A、關(guān)閥速度調(diào)節(jié)閥B、隔膜閥E、電磁閥D組成。其中，閥門本體經(jīng)耐壓隔膜、閥盤分為3個腔體（上、中、下腔），上腔為控制腔。當(dāng)閥門關(guān)閉后，下腔壓力等于上游管路水壓力，中腔壓力為下游管路水壓力
這些水力泵控閥與傳統(tǒng)泵控閥相比穩(wěn)定性以及通用性都較高，此閥門很好的集減壓、定壓、逆止、電控開關(guān)控制于一體，具備開啟和關(guān)閉速度調(diào)節(jié)功能，在離心水泵出口使用該閥門時，不但提高了設(shè)備的可靠性而且可以根據(jù)需要來對開閥速度進行調(diào)整，使系統(tǒng)需要和設(shè)備安全達到和諧統(tǒng)一，值得推廣。
三、油泵水泵振動產(chǎn)生的原因
當(dāng)機械設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中一定會產(chǎn)生振動，那么造成振動的因素有很多。比如轉(zhuǎn)子不平衡.基礎(chǔ)剛度不足.基礎(chǔ)變形偏移.軸承不對中.軸瓦間隙不當(dāng).聯(lián)軸器對中不良和軸彎曲等等。如果要找到振動產(chǎn)生的原因，多數(shù)情況下可以用振動信號儀來進行振動頻譜分析，也就是描繪頻譜圖，再把頻譜圖上的頻率峰值與轉(zhuǎn)動機械的故障特征頻率進行對比，再結(jié)合實際工作經(jīng)驗來進行正確判斷分析，從而確定故障原因，并進行有效的解決問題。
1.轉(zhuǎn)子不均衡
水泵正常工作時，整個機組比較平穩(wěn)聲音也是正常的。什么情況下水泵會產(chǎn)生故障呢？如果機組振動太大又有雜音就得注意了。此時必須立即停機，找出故障原因。一般來說引起水泵振動最常見的原因基本是轉(zhuǎn)子的不均衡.轉(zhuǎn)子不均衡的原因有很多，首先從葉輪質(zhì)量說起。加工時各部分重量分布不均勻的水泵葉輪在高速運轉(zhuǎn)使會產(chǎn)生一個很大的離心力，會讓水泵振動或者是損壞。那么這時一定要堆焊或者車削讓葉輪每個部分重量均勻。比如泵站的一臺20Sh-9型水泵，試車時振動厲害，水泵打開一檢查才發(fā)現(xiàn)葉輪重量不均勻，后來將其堆焊和車削處理再找到平衡后，新安的水泵運行情況不錯。
其次泵轉(zhuǎn)子和電機轉(zhuǎn)子的不平衡也會照成振動，消除的辦法是看水泵和電機中心是不是一致，如果不一致那么則應(yīng)該找準(zhǔn)平衡
聯(lián)軸器的原理就是把水泵軸和原動機軸連接起來一同元轉(zhuǎn)并傳遞扭矩，如果它不同心就會使水泵振動。比如JBT8097-1999型水泵在運行中出現(xiàn)了振動，后來檢查發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器下方的泵底座上有摩擦后的橡膠粉末。這就表明了聯(lián)軸器不同心引起了互相摩擦。在柱銷以及彈性聯(lián)軸器里，帶有橡膠圈的柱銷來完成力矩的傳動，它能夠很好的緩沖以及減振。但是橡膠圈太大或者太緊強行就位后就會使其不同心。那么橡膠摩擦粉末掉下來，原因就出來了。還有可能柱銷和橡膠圈制造上有誤差就會導(dǎo)致兩軸中心不對稱，也會引起振動。振動的源頭找到，重新安裝聯(lián)軸器。機器也運行良好。
2.泵軸彎曲
泵軸的作用就是固定葉輪并帶動葉輪旋轉(zhuǎn)。葉輪是固定在泵軸上的，泵軸如果彎曲那么會引起轉(zhuǎn)子的不平衡以及動靜位置的損耗。這時水泵就會產(chǎn)生振動。想要解決這一問題就得將軸彎曲部位核正。
3.軸瓦間隙太大
使用滑動軸的大中型水泵里就比較容易出現(xiàn)軸瓦間隙過大。倘若軸瓦間隙太大，軸承蓋緊力不夠就會使泵產(chǎn)生振動，并且機組也會引起振動。如果重新調(diào)整軸瓦間隙，就不會再振動了。
4.軸承磨損
軸承是支承轉(zhuǎn)動部分的重量和承受在運行中軸向力和徑向力的部件。如果軸承有質(zhì)量問題或者是被損壞就會在運行中使水泵振動。還會有異常的響聲并伴隨著發(fā)熱的現(xiàn)象。正常運行時的水泵滑動滑動軸承溫度在70度以下，滾動軸承在80度以下。如果在運行過程中發(fā)現(xiàn)溫度和聲音的異常就應(yīng)該采取有效措施，進行停機解體檢查下。很有可能軸承里面已經(jīng)磨損了，應(yīng)該及時更換軸承。
5.閥門過小
有的高揚程的蝸殼泵遇到流量小時就會產(chǎn)生不同程度的振動，原因是有的轉(zhuǎn)子上有徑向力的作用。如果水閥開到一定程度時，振動就沒有了。
6.水流通道不暢
水流通道不暢又包括3個方面，首先從出水管路有空氣存在說起。在出水管的較高處或大的出水閥門上部有空氣存在，管道運行時形成氣囊。氣囊使管路中水流阻力變大，壓力變大就會出現(xiàn)水擊的情況，引起管道振動。比如假設(shè)泵站在干線DN800MM閘閥改為DN1400MM碟閥時，此時泵站地坪標(biāo)高于出水干管管道高差不多16MM。這時停水施工后，管道內(nèi)有大量的空氣，當(dāng)水重新送上時無法排除的大量空氣積聚在管道高出的出水閥門上部引起管道振動。正常情況下，水流運行過程中會把這種空氣慢慢帶走，振動也自然而然的減輕。如果經(jīng)過一段時間空氣自行消除不完全，就必須在壓力管上高出位置設(shè)置放氣閥，空氣就排出了。
其次第二個方面是吸水管道進氣或者進了雜物，這種情況經(jīng)常是為吸水管漏氣，或吸水管口淹沒深度不夠，這時水泵就會吸入空氣。很多水源泵站經(jīng)常會發(fā)生這個情況，就是因為取水水源水位喜愛下降，以至于吸水管口淹沒深度不夠，吸水管周圍水面形成漩渦，漩渦帶動空氣進入吸水管，引起水泵振動。還有由于吸水井欄污欄破損，水里的塑料袋.水草.垃圾甚至是石頭被吸入水泵內(nèi)，葉輪槽道被堵塞。有一次，在運行中發(fā)現(xiàn)水泵劇烈振動，水泵解體后，發(fā)現(xiàn)里面居然水草和石頭等都有1公斤多。將雜物清除后，水泵就不再振動了。
最后原因可能是出水閥門掉板或者是沒有開啟。一般水泵啟動后不會出現(xiàn)這種情況，只有在閥門的閥板與絲桿自行脫落才可能將閥門關(guān)閉。我廠一個泵站送煉鐵高爐水泵就有過這樣的情況。水泵檢修后，開泵發(fā)現(xiàn)管道劇烈振動，并伴隨有周期性的異響。經(jīng)觀察后發(fā)現(xiàn)電機電流值比較低。是出水閥有可能沒有打開，水送不出去，檢查后看到有個出水閥門已經(jīng)掉板也無法開啟。通過修理后，開泵振動就消除了。
為什么會出現(xiàn)這種情況呢？其實是檢修管道時水排盡了，管道內(nèi)沒有壓力。水泵開啟后壓力很快升高。當(dāng)水流到閥門時緊靠閥門的一層水突然就停止了流動，產(chǎn)生水擊壓強，隨后與之相接的第2層和后面的多層水相繼停止流動了。壓強不斷再升高，并且以彈性波的形式由閥門迅速傳向水泵出口，形成水擊波，引起管道的振動
7.水泵選型不當(dāng)
如果水泵的揚程和用戶所需的揚程有差異，為了控制水壓，水泵運行時的閥門就不會開完，這樣壓力差就靠閥門在調(diào)節(jié)，水泵所提供的流量大部分是消耗于克服閥門的附加阻力上，從而可以平衡供需的壓力差，水流就會在管道里形成水擊現(xiàn)象，水流引起紊亂流動管道就會劇烈振動。這時，只要將葉輪直徑改變，水泵就不會再產(chǎn)生振動。還有一種情況是兩種水泵型號不匹配并聯(lián)，管網(wǎng)就會振動特別厲害。這種振動不僅僅是埋地的管道，整個泵房基礎(chǔ)和圍墻都有震感直接是多種多樣的，涉及面廣成因也比較復(fù)雜，只有徹底的排除故障才能夠保證水泵的正常運行
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