干式螺杆真空泵振动监测与故障诊断

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1、干式螺杆真空泵振动监测与故障诊断振动是监测干式螺杆真空泵运行是否正常的重要指标Z—，通常为了达到IPa左右的极限真空，两转子以及转子与泵体的间隙值在0.1〜0.4mm,转子转速在3000r/min左右;中国台湾的立式螺旋泵样机转速高达6000r/min以上。山于干式螺杆真空泵主要应用于半导体、液晶生产、蚀刻和镀膜等行业中，所抽气体人都含有反应生成物的颗粒，这些反应生成物会积聚于转子表而，易造成转子卡死、划膛等故障，严重影响设备的正常运转。木文利用振动临测所得到的各种图谱掌握真空泵运行状态，以期达到在泵运行中或基木

2、不拆卸的情况下判定故障的部位、产牛原因和发展程度，以便及时排除故障，保证真空泵止常运转。（2）常见故障的振动监测和诊断方法①振动测试点、测量信号类型的选择干式螺杆泵中易发生故障的部位为转子与腔体，除此之外，滚动轴承和齿轮的磨损也易引发故障，要在这些部件上布置测试点。对于轴承测点，应选在与轴承座连接刚度较高的地方，要以尽可能多地获得轴承外圈本身的振动信号为原则。在抽气泵腔上布置转子和腔体的振动测点，应尽量靠近吸气口或排气口，以尽可能反映出气体脉动诱发的振动。对于旋转机械而言，以轴向和径向的振动为主，在条件允许的情况

3、下，应在此两方向上都布置测点。测量信号类型包括位移、速度和加速度。螺杆泵中的转子不平衡频率、不对中频率、轴弯曲频率、轴承中滚珠通过频率、齿轮啮合频率等成分分布在10Hz■〜10kHz范围内，要全而反映出这些特征频率，就要选择速度参量。②振动故障的诊断方法在进行故障信号测量时，立接得到的是时域信号，然后通过傅里叶变换得到频谱图。干式螺杆真空泵的时域波形呈现岀明显的周期特性，反映出振动量的大小和相位，用峰值来表示，而频谱图采用有效值来度量。对于某些故障，其特征频率相同，例如转子弓形弯曲、缺损和不平衡都是以一倍频（旋转

4、频率）为主，不易区分，这吋就需要从相位上进行区分。故障诊断最重要的就是频谱分析法，频谱图能反映出各种故障所对应的特征频率和振动量的大小，据此对判断故障发牛的位置、发展程度和趋势等，为诊断丄作提供依据。表4・6列出常见故障的特征。表4-6千式螺杆真空泵常见的故障特征故障类型振动特征频率振动方向注释转子不平衡lxR径向振动超标经常遇到的原因；R为转子旋转频率转子不对中，转子弯曲，转子的磨损或腐蚀，转子上有异物附着—般为lxR,制现2xR,有时为3xR和4xR径向和轴向屈常见故障，相位比较稳定地变化，相位发生突变，然后

5、保持稳定故障类型振动特征频率振动方向注释滚动轴承磨损，表而损伤，包括外坏、内环、滚珠、保持架等同止常轴承的特征频率相同，只是幅值明显高，不易检测。可以从转速和轴承的几何尺寸求得，同时常发生与轴承共振频率相关的高频（2〜60kHz）振动径向和轴向详见a为接触角，D为节径，d为球径轴颈轴承松动轴转频R的次谐波，为R/2或R/3主要为径向对能在运行时发牛，或在咼温时发生齿轮安装谋差，齿损伤或磨损lxR为主,有时出现2xR、3xR齿啮合频率(Rx齿数)及谐波轴向和径向发生在齿啮合频率前后的边频带，说明有调制发生，变频间距

6、对应于调制频率，需丿IJ窄带分析才能发现部件松动2xR对应轴颈轴承松动，也是次谐波和中间谐波流体振动，转速过大，泵的吸入口偏流频率与旋转频率无关，一般为高频，范围为600〜25000Hz轴向和径向发出特有的噪声(2)实际应用与讨论以下是一•个工程诊断实例。测试对象为徳国普旭(Pusch)公司生产的型号为AC0400F的T式螺杆真空泵，图4・27是其简略结构，转速3600r/rain,频率60Hz,测点I处为SKF公司牛产的单列滚柱轴承，型号NU207ECJ；测点II处为双列角接触球轴承，型号3308ATN9,轴承

7、儿何尺寸及各表而损伤故障特征频率列于表4—7。各测点都有径向X和轴向y两方向的监测，测试参量为速度的有效值，所选仪器为EMT220系列测振仪和振通911汉显数据采集器及其配套软件。对于功率小于l5kW(本例电机功率儿kW)、频率小于60Hz的真空泵，规定其振动速度的最大有效值：测点I处为0.5mm/s,11、1□处为0.8mm/s,才能保证长期稳定运转。泵止常运转时测点工振动的时域波形和频谱图。时域波形振动表现出周期性，测点I丿制期为17ms,对应频率为59Hz,与转子旋转频率60Hz相近。从频谱图也可看出，振动

8、集屮在旋转频率，幅值为0・35mm/so由此得出结论：振动以转子旋转频率为主，H小于规定幅值，是泵正常运行的标志。衣4-7表血损伤故障特征频率滚动轴承型号儿何尺寸故障特征频率/Hz节径/ram球径/mm接触角/(。)滚珠数外圈内圈滚珠保持架碰外环保持加碰内环NU207ECJ54.510.501024235830024363308ATN965.51530.516385576