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摘要：

機(jī)電設(shè)備安裝后調(diào)試過程中發(fā)生振動(dòng)超標(biāo)，對施工進(jìn)度產(chǎn)生嚴(yán)重滯后，處理不好振動(dòng)問題，設(shè)備運(yùn)行壽命將受到影響。臥式泵主要由電機(jī)、聯(lián)軸器、泵體等組成。現(xiàn)場運(yùn)用機(jī)電設(shè)備振動(dòng)分析理論，通過提高安裝精度，處理振動(dòng)超差問題。

關(guān)鍵詞：

振動(dòng)分析理論；振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)；壓縮機(jī)；電機(jī)

1引言

通用機(jī)電設(shè)備中，泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、電機(jī)等使用較多，且安裝后調(diào)試過程中，振動(dòng)問題在故障中占較大比重，對施工進(jìn)度產(chǎn)生嚴(yán)重滯后，處理不好振動(dòng)問題，設(shè)備運(yùn)行壽命將受到影響。振動(dòng)反映設(shè)備的運(yùn)行狀況，設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，振動(dòng)數(shù)值和振動(dòng)變化值較?。划?dāng)振動(dòng)數(shù)值增大時(shí)，說明設(shè)備出現(xiàn)一定程度異常。振動(dòng)是機(jī)電設(shè)備安全運(yùn)行評估重要指標(biāo)，是影響設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行重要因素[1]。文章主要對壓縮機(jī)、泵、電機(jī)等機(jī)電設(shè)備振動(dòng)超差問題進(jìn)行分析，運(yùn)用設(shè)備故障診斷技術(shù)，處理機(jī)電設(shè)備安裝后振動(dòng)超差故障，并對相關(guān)處理過程、方法進(jìn)行總結(jié)，以期找到類似設(shè)備，現(xiàn)場調(diào)試過程中，振動(dòng)問題處理的有效方法。

2機(jī)電設(shè)備振動(dòng)分析理論及標(biāo)準(zhǔn)

機(jī)械振動(dòng)是指物體圍繞其平衡位置作往復(fù)交替的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)的來源主要由機(jī)器零件制造公差、組裝間隙、零件間摩擦、旋轉(zhuǎn)不平衡等造成。振動(dòng)按產(chǎn)生原因分為自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)、自激振動(dòng)，機(jī)械故障產(chǎn)生的振動(dòng)，多屬于受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。振動(dòng)按振動(dòng)頻分為高頻振動(dòng)、中頻振動(dòng)、低頻振動(dòng)，它是設(shè)備診斷中重要概念，是設(shè)備振動(dòng)分析的重要工具。常用振動(dòng)測量參數(shù)有速度、位移、加速度，國際上振動(dòng)速度是常用分析診斷參數(shù)，振動(dòng)速度單位：mm/s；位移單位：μm；加速度單位：m/s2[2]。機(jī)電設(shè)備是由多個(gè)部件裝配組成的振動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)以某階振型振動(dòng)時(shí)，稱為某階主振動(dòng)。它由多個(gè)零部件振動(dòng)疊加而成，與設(shè)備整體質(zhì)量和剛度有關(guān)，質(zhì)量增大或剛度減小頻率降低，反之增高?？赏ㄟ^改變設(shè)備零部件質(zhì)量、配合尺寸，系統(tǒng)剛度來調(diào)整設(shè)備主振動(dòng)，避免共振和設(shè)備振動(dòng)超標(biāo)等問題。機(jī)電設(shè)備中與轉(zhuǎn)速相等的頻率用1X表示，稱為工頻或基頻（固有頻率），用傅立葉變換進(jìn)行振動(dòng)頻譜分析，得到不等的工頻成分，用以不同故障分析。例如，熱變形、不平衡、共振、剛度不足、摩擦等故障的特征頻率都是工頻，對故障性質(zhì)作一個(gè)初步、定性判斷。機(jī)電設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)值，參考國標(biāo)GB11347.1-89，即大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)烈度評定等級，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，對測量點(diǎn)三個(gè)垂直方向進(jìn)行測量，有一個(gè)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，即判斷設(shè)備不合格，普通機(jī)電旋轉(zhuǎn)設(shè)備試車時(shí)，振動(dòng)速度值一般控制在7.1mm/s以內(nèi)，重要設(shè)備振動(dòng)速度值控制在2.8mm/s以內(nèi)。機(jī)電設(shè)備振動(dòng)數(shù)值，是檢查考核機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)水平、制造、安裝、檢修質(zhì)量，保障設(shè)備安全運(yùn)行的重要指標(biāo)[3]。

3振動(dòng)超差分析

機(jī)電設(shè)備現(xiàn)場調(diào)試過程中發(fā)生振動(dòng)超差，通常運(yùn)用設(shè)備故障診斷技，對現(xiàn)場調(diào)試過程中收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如振動(dòng)頻率、振動(dòng)形態(tài)、振動(dòng)相位及方向等，初步判斷振動(dòng)超差原因，然后采取驗(yàn)證措施，一步一步解決振動(dòng)問題。

3.1振動(dòng)頻率分析

不同振動(dòng)特征對應(yīng)不同的頻率，引起振動(dòng)超差問題原因有不平衡、不對中、軸彎曲、軸承座剛性差、軸的異形、基礎(chǔ)剛度不足、承壓差、油膜渦動(dòng)、電動(dòng)機(jī)電氣部件異常等，對應(yīng)振動(dòng)頻率為工頻，數(shù)值在幾百赫茲以下，滾動(dòng)軸承如有劃痕、潤滑不良、灰塵，振動(dòng)頻率會有數(shù)萬赫茲以上。轉(zhuǎn)子不平衡、軸線不對中、轉(zhuǎn)子偏心、機(jī)械松動(dòng)等缺陷，會使振動(dòng)速度頻普有高于工頻值2X的振動(dòng)頻率分量。振動(dòng)速度近似一條正弦曲線，就不存在突變情況，不會有沖擊、碰撞摩擦因素的存在[1]。某冷水機(jī)組主要由電機(jī)、壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器等組成，設(shè)備重量9.3t，制冷功率1120kW，單臺電機(jī)功率160kW。試車過程中振動(dòng)超差，經(jīng)檢查設(shè)備安裝及外接管路附件安裝，未發(fā)現(xiàn)問題，后經(jīng)反復(fù)試車，分析振動(dòng)頻譜，發(fā)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在不平衡、軸線不對中情況，逐步檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)風(fēng)扇，存在動(dòng)不平衡，通過對稱去料法配平衡，最終調(diào)試成功。

3.2振動(dòng)形態(tài)分析

設(shè)備轉(zhuǎn)速下降過程中振動(dòng)數(shù)值保持恒定時(shí)，屬于自激振動(dòng)，如油膜振蕩；當(dāng)振動(dòng)數(shù)值很快衰減到一定振幅時(shí)，屬于共振現(xiàn)象；當(dāng)振動(dòng)數(shù)值按照一定比例衰減時(shí)，屬于強(qiáng)制振動(dòng)，如存在設(shè)備部件不平衡。某臺臥式泵，額定功率7.5kW，首次啟動(dòng)試車振動(dòng)超差，經(jīng)多次檢查聯(lián)軸器對中數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)問題。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)電機(jī)停轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)數(shù)值按比例階梯下降，松開泵地腳緊固螺栓，發(fā)現(xiàn)泵體被管道垂直拉高2mm，設(shè)備安裝存在應(yīng)力，使泵強(qiáng)制振動(dòng)。松開泵出口法蘭，調(diào)整管路支架，消除應(yīng)力，再次啟動(dòng)泵，振動(dòng)合格。

3.3振動(dòng)相位分析

按照同一頻率的振動(dòng)相位差，檢查相互間做怎樣的相對運(yùn)動(dòng)及趨勢，從而采取加固措施。某立式泵由電機(jī)、聯(lián)軸器、泵等組成，電機(jī)采用外接冷卻水冷卻方式進(jìn)行冷卻，軸功率355kW，電機(jī)首次空載啟動(dòng)振動(dòng)超差，通過振動(dòng)相位分析，電機(jī)冷卻水接管水平方向振動(dòng)最大，在此方向采取加固措施，對管道增加管夾加固，解決振動(dòng)超差問題。

3.4振動(dòng)方向分析

電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡，易發(fā)生徑向振動(dòng)大，對中不良易發(fā)生軸向振動(dòng)大特點(diǎn)。某臥式泵由電機(jī)、變速箱、聯(lián)軸器、泵組成，軸功率300kW。泵調(diào)試過程中，多次運(yùn)行后出現(xiàn)振動(dòng)超差，為泵體驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)大，松開聯(lián)軸器檢查，發(fā)現(xiàn)電機(jī)與變速箱、變速箱與泵之間聯(lián)軸器對中數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差，對中不滿足技術(shù)手冊要求，重新將聯(lián)軸器對中，重新啟泵，振動(dòng)滿足要求。

4振動(dòng)超差問題處理

某相同兩臺立式泵，主要由電機(jī)、電機(jī)底座（圓板、方板、墊圈組成）、聯(lián)軸器、泵體、泵體支撐環(huán)、泵體套筒等組成。為進(jìn)口設(shè)備，軸功率392kW，泵體全長7.2m，單級離心水泵，電機(jī)采用外接冷卻水進(jìn)行冷卻，電機(jī)電壓6.6kV。小流量試驗(yàn)，泵及電機(jī)振動(dòng)速度極限值要求不超過2.8mm/s。一號泵電機(jī)首次空載試車，振動(dòng)超差，振動(dòng)速度值最大5mm/s，通過振動(dòng)頻譜分析，振動(dòng)主要集中在1X工頻，還有4X頻率的振動(dòng)分量，排除安注泵電機(jī)軸承故障，轉(zhuǎn)子不平衡、不對中、轉(zhuǎn)子偏心等問題，可能有共振和機(jī)械松動(dòng)等問題。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)電機(jī)安裝存在虛角，通過增加不銹鋼墊片調(diào)整配合平面度，電機(jī)底座更換為多倫墊圈，此墊圈能有效吸收振動(dòng)，補(bǔ)償電機(jī)安裝產(chǎn)生的平面度誤差，厚度由2mm增大到3mm，再次空載試車，振動(dòng)數(shù)值最大2.4mm/s，滿足要求。二號泵電機(jī)空載試車，根據(jù)振動(dòng)圖譜和前期相關(guān)設(shè)備施工經(jīng)驗(yàn)分析，安噴泵振動(dòng)超標(biāo)主要由共振和機(jī)械松動(dòng)、剛度不足等原因造成，電機(jī)設(shè)備冷卻水方向振動(dòng)最大，有相對運(yùn)動(dòng)趨勢。現(xiàn)場對二號泵重新進(jìn)行安裝調(diào)整，發(fā)現(xiàn)電機(jī)基礎(chǔ)板變形量，高差0.39mm，平面度超差較大，剛度不足問題?，F(xiàn)場無法通過研磨方式處理平面度偏差，最后采取便攜式法蘭端面加工機(jī)床，現(xiàn)場機(jī)械加工處理，處理后平面度偏差最大0.02mm。試車后振動(dòng)依舊超差，又通過對振動(dòng)相位分析，在電機(jī)設(shè)冷水接口管道處增加臨時(shí)支吊架，電機(jī)空載試車，振動(dòng)最大2.8mm/s，符合要求。通過上述分析可以看出，振動(dòng)問題處理是十分復(fù)雜的過程，要有分析理論支持，有的放矢的進(jìn)行驗(yàn)證，從簡單到復(fù)雜，從現(xiàn)場安裝原因查找，再到設(shè)備制造原因查找；其次要有相關(guān)設(shè)備問題處理施工經(jīng)驗(yàn)，防止衍生故障發(fā)生，造成越處理越復(fù)雜局面；最后充分利用現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)、施工記錄、廠家出廠制造資料、調(diào)試記錄等，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，仔細(xì)研究分析，制定詳細(xì)驗(yàn)證方案，一步步排查、驗(yàn)證，處理振動(dòng)超標(biāo)問題。

5結(jié)論

通過運(yùn)用設(shè)備故障診斷技術(shù)，處理機(jī)電設(shè)備安裝后調(diào)試過程中發(fā)生振動(dòng)超差，現(xiàn)場主要從提高安裝質(zhì)量，調(diào)整零部件配合精度，增強(qiáng)設(shè)備剛度幾個(gè)方面入手，主要措施：①加強(qiáng)到貨檢驗(yàn)測量，安裝配合表面水平度、平面度檢驗(yàn)時(shí)需復(fù)測，發(fā)現(xiàn)偏差，及時(shí)處理；②設(shè)備安裝后出現(xiàn)配合表面平面度偏差，偏差小的研磨處理，偏差大的機(jī)加工處理，保證配合面非線接觸，滿足75%以上接觸面積，保證連接剛度，提高安裝質(zhì)量和精度；③聯(lián)軸器對中精度越高越好，防止軸系不平衡誘發(fā)設(shè)備振動(dòng)超標(biāo)；④設(shè)備振動(dòng)數(shù)值偏大方向，嘗試增加支架，增大螺栓把緊力矩，增大設(shè)備基礎(chǔ)尺寸等，提高設(shè)備剛度；⑤排除電氣、電機(jī)冷卻水流量和溫度、設(shè)備安裝衍生故障等原因引起的振動(dòng)問題。

參考文獻(xiàn)：

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[3]杜極生.軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的試驗(yàn)監(jiān)測和儀器[M].南京:東南大學(xué)出版社,1994.

作者:星宇 鄒玉龍 單位:山東鋁業(yè)職業(yè)學(xué)院 中國核電工程有限公司