基于频谱分析的离心泵故障诊断.pdf

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1、854化工机械2015年基于频谱分析的离心泵故障诊断王字飞’”张勋3丁雪兴1(1．兰州理工大学石油化工学院；2．兰州石化职业技术学院机械系；3．兰州石化设备维修公司)摘要通过对离心泵典型故障进行理论、实验和运行分析，剖析其主要故障特征，为有效甄剐各种故障提供理论依据和技术支持，对诊断实施方案的进一步优化打下一定的基础。关键词离心泵频谱分析故障诊断状态监洲中图分类号TQ051．2l文献标识码B文章编号0254·6094(2015)06m854．03离心泵在石油化工生产中起着重要的作用，石油化工生产具有连续性，要求生产设备可靠、稳定、经济、安全运

2、行，这就要求在设备生命周期内不发生或尽量少发生故障⋯。因此，对离心泵进行故障诊断有着重要意义。离心泵的常见故障有：转子不平衡、转子不对中、转轴弯曲、转子支撑部件联接松动、转轴横向裂纹、动静件摩擦以及轴承等主要零部件的故障。由此发现离心泵的故障多与转子有关，转子组件是旋转机械的核心部分，由转轴和各类盘状零件组成。离心泵发生故障的主要特征是机器伴有异常的振动和噪声，其振动信号从时域、频域反映了机器的故障信息，而主要的振动形式为同步振动和亚同步振动，其中绝大多数情况为同步振动。振动信号是最重要的信息来源，是机械设备运行状态的重要载体和运行状态的本质

3、反映¨1。这就要求诊断仪器能在设备运行中或基本不拆卸的状态下进行测量和分析。旋转机械故障诊断的基本方法有时域分析和频域分析方法，其中时域分析主要解决离心泵的运行状态问题；而对设备故障类型、部位和原因的判断需要选择频域分析，即频谱分析是判断离心泵故障相关内容的重要方法‘31。1泵的基本参数为了能准确分析离心泵的故障情况，现选择IS单级单吸清水离心泵为监测对象，该泵吸送清水和物理化学性质类似水(不含固体颗粒)的液体，具有结构简单、性能可靠、体积小、重量轻、抗汽蚀性能好、电耗低及使用维修方便等优点，广泛应用于工农业生产的给排水领域。诊断故障的离心泵

4、基本参数如下：型号IS50．32．200介质水入口压力lOkPa功率750W温度常温流量6．3m3／h扬程12．5m转速l450r／min2振动监测系统振动监测系统主要由硬件和软件两部分组成。硬件包括加速度传感器、VcM-20及服务器等，软件为CondmasterNova。软件主要用于数据传输、分析和备份。首先在现场采集数据，同时在软件上建立测点的相关信息，如测点编号及使用技术(振动、HR／LR或dBm／dBc)等，然后建立测点信息的传输路径，再传给仪器，仪器将显示软件建立的测点信息如测量设备的编号和测点位置。根据仪器提示进行数据采集，然后将

5、采集的数据上传到软件进行分析，分析主要以振动频谱分析为主，其基本参数如下：传感器型号SLDl44B·王宇飞，男，1982年11月生，讲师。甘肃省兰州市，730060。第42卷第6期化工机械855测量通道4个频率范围0．5—40．OkHz测量窗口矩形窗、汉宁窗、加权平均测量方法Is02372、带征兆的FFT频谱、EVAM智能诊断计算方法时间同步、FFr线性、FFT指数、FFT峰值保持频谱线数400、800、l600、3200、6400、128003监测数据利用监测系统对清水泵进行数据采集，其前轴承的水平方向测点的速度参数报警，记录数据见表1，速

6、度频谱图如图1所示。表l清水泵水平方向测点监测数据．’iL。⋯‘。一一一．‘。二～：⋯一⋯-⋯一一一⋯，⋯⋯，‘⋯．，。．．．’。．．1。’一～～’。、一一。、一——⋯’’。。：-．_．j．一I：．．一．：：，j_I。一jo：j：_：j。一一卜：1：-1．‘：、i。～+。叶+_。⋯一I_一⋯1：’⋯o⋯}-：⋯⋯⋯卜’中。⋯⋯一⋯1．_：小-一：}一：一卜1。。审’：p’-I．：一-，’二’l'一频率厂，H2图1清水泵水平方向测点频谱图4故障分析每一个机械运动部件都有各自的运动频率，机器的故障也大多有自己的振动频率，对于离心泵故障类型的判断，

7、选择主频率分析方法是有效实用的，因为离心泵的不同故障类型都对应有相应的特征频率。同时离心泵故障所引起的振动多为强迫振动，强迫振动的振动频率和输入频率是相等的，这为故障类型的判断提供了重要的理论基础。通过读取清水泵前轴承水平方向的测点，发现在频率为23．75、47．50、71．25Hz处振幅较高，超过警告值。而在50．00Hz处振幅也比较高，分析发现，50．00Hz处为电源频率的干扰信号，通过换算泵的转动频率为23。75Hz，因此频谱中基频j二倍频和三倍频幅值较大，初步判断故障是由转子不对中引起的。4．1理论分析，离心泵转子不对中主要有轴承不对

8、中和轴系不对中两种情况，轴承不对中是轴颈在轴承中偏斜，本身不会产生振动，仅影响油膜性能和阻尼；一般转子不对中都是指轴系不对中H】。轴系不对中是各转子间用联轴器连接时