振动监测分析技术在水环式真空泵中的应用.pdf

第 2 1 期 总第 1 7 5期 2 0 0 8年 1 1月 内 蒙 古 科 技 与 经 济 I n ne r Mon g oli a S c i e n c e Te c h no l o gy Ec o n o my No． 21，t h e 1 75 t h i s s u e NO V． 20 0 8 振动监测分析技市在水环式真空泵【 l 】 的应用 杨 文志 ， 李 强 内蒙古科技大学 机械工程学院 ， 内蒙古 包头0 1 4 0 1 0 摘 要 文 章 中 阐 述 了振 动 监 测 系统 的 结 构 及 其 原 理 ， 对 监 测 系统 记 录到 的 典 型 振 动 信 号 进 行 了 分 析 ， 重 点 分 析 了真 空 泵 在 启 动 、 停 车 和 正 常 运 行 下 出 现 的 异 常 振 动 信 号 。 实 践 证 明 ， 该 监 测 系 统 对 于保 证 真 空 泵 的安 全 运 行 具 有 重 要 作 用 。 关 键 词 真 空 泵 ； 振 动 监 测 ； 信 号 分 析 中 图 分 类 号 TE M0 1 文 献 标 识 码 B 文 章 编 号 1 0 0 7 -- 6 9 2 1 2 0 O 8 2 1 0 0 9 5 0 2 水 环 式 真 空 泵 是 某 选 矿 厂 过 药 车 间 的 关 键 设 备 ， 真 空 泵 在 长 期 运 行 过 程 中 ， 由 于 叶 轮 结 垢 、 轴 承 故 障 等 原 因 导 致 真 空 泵 出 现 较 大 振 动 ， 严 重 威 胁 安 全 生 产 。 目前 该 设 备 运 行 状 态 监 测 ， 主 要 是 通 过 手 持 式 振 动 监 测 仪 定 期 进 行 监 测 ， 不 能 全 面 、 实 时 地 监 测 真 空 泵 设 备 的 运 行 状 态 ， 导 致 设 备 非 正 常 状 态 运 行 和 故 障 难 以及 时 发 现 与 诊 断 。 为 确 保 设 备 安 全 运 行 ， 及 时 发 现 问 题 ， 在 水 环 式 真 空 泵 上 安 装 了 一 套 在 线 振 动 监 测 系 统 。 1振 动 监 测 系统 结 构 该 水 环 式 真 空 泵 传 动 方 式 为 皮 带 传 动 ， 真 空 泵 为 新 购 设 备 。 振 动 检 测 点 主 要 放 在 传 动 侧 和 非 传 动 侧 的轴 承 座 上 ， 具 体 测 点 传 动 侧 圆 柱 滚 子 轴 承 水 平 振 动 、 垂 直 振 动 ； 非 传 动 侧 圆 柱 滚 子 轴 承 水 平 振 动 、 垂 直 振 动 ； 传 动 侧 圆 柱 滚 子 轴 承 温 度 ； 非 传 动 侧 圆 柱 滚 子 轴 承 温 度 ； 传 动 轴 的 轴 向 位 移 。 振 动 测 点 选 择 在 振 动 敏 感 位 置 。 真 空 泵 传 动 侧 、 非 传 动 侧 滚 动 轴 承的水 平振动 、 垂 直振动 信号 ， 通 过磁 电式振 动速度 传 感 器 拾 取 ， 轴 位 移 由 电 涡 流 传 感 器 测 量 ， 安 装 如 图 1所 示 。磁 电式 速 度 传 感 器 技 术 指 标 为 频 率 响 应 图 l 真空泵非传动侧振动测点布置 图 1 ． 垂 直 振动 速 度 传 感 器 2 ． 水 平 振 动 速 度 传 感 器 3 ． 轴位移涡流传感器 ； 4 ． 轴承 温度传 感器 5 Hz ～ 1 KHz ， 灵 敏 度 2 0 0 my ／ c m S - 1 ； 电 涡 流 传 感 器 线 性 范 围 0． 5～ 2． 5 mm ， 中 点 1． 5 mm ， 非 线 性 度 0． 7％ ， 灵 敏 度 8 V／ mm 。 温 度 传 感 器 采 用 Pt l 0 0热 电 阻 。 监 测 系 统 采 用 EN3 8 0 0在 线 振 动 监 测 保 护 系 统 。 监 测 系 统 原 理 如 图 2 。 ∞ 囡 ㈢ 园 l机 I I机 1 图 2 真空泵在 线振 动监 测原理框 图 2真 空 泵 典 型 振 动 信 号 分 析 真 空 泵 Ag r 测 系 统 于 2 0 0 6年 1 1月 下 旬 投 人 使 用 ， 图 3是 2 0 0 7年 2月 7 日凌 晨 启 动 真 空 泵 时 的 剧 烈 振 动 信 号 ， 超 标 振 动 的 时 间 约 2 0 s ， 最 大 振 动 值 均 1 0 0 t m， 特 别 是 二 瓦 垂 直 振 动 是 正 常 值 的 1 0 倍 ， 真 空 泵 振 动 很 大 。 轴 位 移 产 生 0 ． 0 9 mm 的 变 化 。 因现 场 条 件 所 限 ， 轴 承 温 度 测 点 不 能 打 孔 ， 故 图 中没 有 温 度 曲线 。 图 3 停车期间进行起车的振动波形 收稿 日期 2 0 0 8 0 5 1 5 者简 杨文志 1 9 6 o 一 ， 男， 汉族 ， 副教授 ， 北京科技 大学工业 自动化专业毕业 ， 现主要从 事机 电检 测 ， 机 械故 障诊 断 技术方 面的教 学和研 究工作 。 9 5 一 显 一亚 u 翌 总第 1 7 5期 内 蒙 古 科 技 与 经 济 表 1 真 空泵启动时的振动幅值 下 图 为 真 空 泵 从 运 行 到 停 车 ， 之 后 再 起 车 ， 由 于 起 车 后 振 动 较 大 不 得 不 再 停 车 ， 重 新 再 起 车 最 后 达 到 正 常运 行 的 过 程 ， 在 此 期 间 轴 位 移 变 化 0． 0 6 mm， 径 向最 大 振 动 分 别 是 一 瓦 垂 直 振 动 7 8 ． 7 p t m ， 一 瓦 水 平 振 动 1 1 4． 6 m ， 二 瓦 垂 直 振 动 1 3 7． 4 b t m ， 二 瓦 水 平 2 0 8 t m； 第 二 次 起 车 过 程 中 异 常 振 动 持 续 约 7 mi n ， 一 瓦 、 二 瓦 的水 平 振 动 是 垂 直 振 动 的 近 两 倍 ， 两 轴 承 的 垂 直 振 动 位 移 在 3 0 ／ x m 左 右 。 超 出标 准 振 动 值 ， 持 续 时 间 长 ， 危 害设 备 。 图 4真空泵反复启动停车振动 曲线 从 连 续 三 个 多 月 实 测 记 录 的 振 动 信 号 看 ， 由于 该 真 空 泵 为 新 购 置 泵 ， 叶 轮 、 泵 体 、 主 轴 为 不 锈 钢 材 料 ， 使 用 优 质 轴 承 ， 润 滑 良 好 ， 表 现 为 振 动 值 在 标 准 值 范 围 内 ， 设 备 运 行 平 稳 ， 只 是 在 起 车 和 停 车过 程 中 某 一 转 速 下 出 现 较 大 的 振 动 ， 振 动 值 超 过 振 动 标 准 ， 原 因 是 转 子 经 过 临 界 转 速 时 产 生 较 大 的 共 振 。 图 5 是 异 常 振 动 波 形 ， 是 正 常 运 行 时 出现 的 振 动 。 图 5正常运行情况下出现的剧烈振动 经 过 波 形 分 析 ， 首 先 轴 向位 置 发 生 了 明 显 变 化 ， 由 0． 0 3 mm 变 化 到 0． 0 7 mm ， 约 4 mi n后 传 动 端 和 非 传 动 端 轴 承 的 垂 直 振 动 、 水 平 振 动 同 时 开 始 增 加 ， 振 动 最 大 值 见 表 2， 表 2 正常运行与剧 烈振动的振动值 9 6 测 量 振 动 值 与 I S O 1 0 8 1 63旋 转 机 器 振 动 烈 度 标 准 相 比 ， 实 际 振 动 值 超 过 正 常值 数 倍 甚 至 十 倍 ， 轴 位 移 从 0 ． 0 7 ram 变 化 到 0 ． 1 2 mm， 该 状 态 持 续 时 间 2 mi n 5 0 s 。 之 后 两 侧 轴 承 振 动 幅 值 下 降 到 一 定 水 平 期 间 轴 承 振 动 有 起 伏 ， 各 测 点 的 振 动 幅 值 基 本 上 不 超 标 准 或 超 标 幅 度 较 小 ， 但 轴 位 置 始 终 保 持 在 0． 1 3 ram， 该 过 程 的 时 间 长 度 为 2 mi n 4 0 s ， 接 下 来 真 空 泵 又 出 现 较 大 振 动 ， 振 动 值 是 旋 转 机 器 振 动 烈 度 标 准 的 2～ 8倍 ， 而 轴 位 置 基 本 维 持 在 0． 1 2 mm ， 持 续 时 间 l mi n 4 0 s 。 之 后 振 动 幅 值 同 时 显 著 下 降 ， 但 仍 然 超 过 振 动 标 准 ， 轴 位 置 保 持 0． 1 2或 0． 1 3 mm ， 约 2 rai n后 开 始 进 入 停 车 阶 段 。 上 述 异 常 振 动 信 号 中 ， 真 空 泵 传 动 侧 轴 承 的垂 直 与 水 平 振 动 ， 远 远 高 于 非 传 动 侧 的 振 动 ； 约 为 2～ 3倍 ， 并 且 真 空 泵 主 轴 产 生 0 ． 1 0 5 mm 的 轴 向 窜 动 。 两 次 振 动 大 的 阶 段 累 积 时 间 接 近 5 mi n， 这 对 真 空 泵 的 正 常 运 行 是 十 分 有 害 的 。 现 场 紧 急 停 车 仔 细 检 查 真空 泵 发 现 ， 电 动 机 地 脚 螺 丝 松 动 使 电 机 输 出 轴 与 真 空 泵 主轴 不 平 行 ， 带 传 动 不 平 稳 ， 真 空 泵 产 生 较 大 振 动 ， 经 过 处 理 故 障 得 以排 除 。 3结 论 真 空 泵 状 态 监 测 系 统 ， 对 于 监 测 真 空 泵 运 行 状 态 、 记 录 历 史 运 行 情 况 ， 及 时 发 现 故 障 ， 保 证 设 备 平 稳 运 行 具 有 重 要 作 用 。监 测 系 统 具 有 既 可 现 场 显 示 记 录 各 振 动 测 点 的 振 动 幅 值 ， 及 时 报 警 ， 又 可对 历 史 振 动 信 号 进 行 进 一 步 分 析 ， 通 过 在 线 运 行 状 态 监 测 系 统 就 能 判 断 轴 承 振 动 正 常 与 否 ， 程 度 大 小 以 及 发 展 趋 势 。 从 振 动 信 号 人 手 提 取 真 空 泵 运 行 状 态 的 信 息 是 有 效 的 ， 并 且 反 应 迅 速 而 灵 敏 ， 通 过 对 振 动 信 号 进 行 分 析 、 判 断 能 够 识 别 出 真 空 泵 运 行 状 态 处 于 哪 种 情 况 。 监 测 数 据 表 明 ， 真 空 泵 在 起 停 车 时 振 值 超 标 ， 因 此 尽 量 不 要 频 繁 起 停 车 。在 正 常 转 速 运 行 下 振 动值 远 低 于 报 警 值 ， 有 时 振 动 较 大 持 续 时 间 较 长 ， 需 停 机 检 查 地 脚 螺 栓 是 否 松 动 以及 皮 带 传 动 是 否 跑 偏 。 轴 承 对 于 保 证 真 空 泵 正 常 运 转 十 分 重 要 ， 本 系 统 所 监 测 的 真 空 泵 是 新 购 真 空 泵 ， 一 般 轴 承 及 转 子 问题 在 短 时 间 内 不 会 出 现 。一 旦 出现 轴 承 缺 陷 或 转 子 质 量 偏 心 等 问 题 ， 在 线 状 态 监 测 系 统 可 以及 时 记 录 和报 警 ， 并 能 进 一 步 判 断 振 动 程 度 大 小 以 及 发 展 趋 势 。 以便 及 时 更 换 轴 承 ， 保 证 设 备 正 常 运 行 。 [ 参 考 文 献 ] [ 1 ] 钟 秉 林 ， 黄 仁 ． 机 械 故 障 诊 断 学 [ M] ． 北 京 机 械 工 业 出 版 社 ， 1 9 9 7． [ 2 ] 熊 诗 波 ， 黄 长 艺 ． 机 械 工 程 测 试 技 术 基 础 第 3 版 [ M ] ． 北 京 机 械 出版 社 ， 2 0 0 6 ． [ 3] 韩 捷 ， 张瑞 林 等 ． 旋 转 机 械 故 障 诊 断 机 理 及 诊 断 技 术 [ M ] ． 北 京 机 械 工 业 出版 社 ， 1 9 9 7 ． [ 4 ] 李 凤 ． 水 环 真 空 泵 故 障 分 析 [ J ] ． 水 泵 技 术 ． 1 9 9 8， 3 ． [ 5 ] 北 京 英 华 达 电 力 电 子 科 技 公 司 ． EN3 8 0 0在 线 振 动监 测 保 护 系 统 ． [ 6] 杨 志 伊 ． 设 备 状 态 监 测 与 故 障 诊 断 [ M ] ．北 京 中 国计 划 出版 社 ， 2 0 0 6 ．