水泵行业的振动分析.docx
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水泵行业的振动分析
水泵行业的振动分析
导致机组和泵房建筑物产生振动的原因较多，有些因素之间既有联系又相互作用，概括起来主要有以下两个方面的原因。
1.电气方面
电机是机组的主要设备，电机内部磁力不平衡和其它电气系统的失调，常引起振动和噪音。
如异步电动机在运行中，由定转子齿谐波磁通相互作用而产生的定转子间径向交变磁拉力，或大型同步电机在运行中，定转子磁力中心不一致或各个方向上气隙差超过允许偏差值等，都可能引起电机周期性振动并发出噪音。
2.机械方面
电机和水泵转动部件质量不平衡、粗制滥造、安装质量不良、机组轴线不对称、摆度超过允许值，零部件的机械强度和刚度较差、轴承和密封部件磨损破坏，以及水泵临界转速出现与机组固有频率一直引起的共振等，都会产生强烈的振动和噪音。
现场实际测量中，一般根据测量振动位移、振动速度和振动加速度配合温度、压力等参量进行检测。
生产实际中，绝大多数设备故障识别振动信号适用于振动速度，因为振幅对低频振动敏感，振动加速度参量对高频敏感，而速度参量对频率的敏感程度则是介于位移和加速度二参量之间。
在进行低频故障及低速设备的监测和诊断时，应选取位移参数量故多釆用压电式加速度传感器；在进行高频、高速类设备的诊断时，应选择加速度参量。
而进行宽频带内设备的总体监测时，选取速度参量较为真实可靠。
对设备从振幅、速度、加速度全方位监测比较，以期得到较为准确的结论。
一般而言，对水泵各轴及轴承进行水平、垂直、轴向3个方位测量，取振动位移或速度1个参量即可，检测中如果发现测量数据异常时，再加入其它参数量进行对比测量。
监测预测振动对预防性维修是十分有价值的手段。
利用振动数据来确定泵的机械状况，利用监测预测结果制订维护计划。
振动包括振幅，频率和方向。
这是提供诊断机器的状况所需要的信息。
泵有几种类型如离心式，涡轮螺旋桨和容积泵。
他们工作形式结构各不同，但是它们的轴及轴承位置在三维座标中既纵向，橫向和轴向都可以测量其振动值
下面列出了振动标准，按照标准与所测量的值加以比照就能判断轴承的损坏程度。
通用振动标准-按轴承振动烈度的评定标准：
按轴承振幅的评定标准1969年国际电工委员会（IEC）推荐了汽轮发电机组的振动标准，如表1所示（峰－峰值，μm）。
原水电部规定的评定汽轮发电机组等级与IEC标准基本相符，如表2所示（峰－峰值）。
表1IEC振动标准转速（r/min）10001500180030003600600012000在轴承上测量7550422521126在轴上测量1501008450422512表2振动标准转速（r/min）优良合格15003050703000203050按轴承振动烈度的评定标准国际标准化组织ISO曾颁布了一系列振动标
按轴承振幅的评定标准
1969年国际电工委员会（IEC）推荐了汽轮发电机组的振动标准，如表1所示（峰－峰值，μm）。
原水电部规定的评定汽轮发电机组等级与IEC标准基本相符，如表2所示（峰－峰值）。
表1IEC振动标准
转速（r/min）
1000
1500
1800
3000
3600
6000
12000
在轴承上测量
75
50
42
25
21
12
6
在轴上测量
150
100
84
50
42
25
12
表2振动标准
转速（r/min）
优
良
合格
1500
30
50
70
3000
20
30
50
按轴承振动烈度的评定标准
国际标准化组织ISO曾颁布了一系列振动标准，作为机器质量评定的依据。
现将有关标准介绍如下：
⑴ISO2372/1：
该标准于1974年正式颁布，适用于工作转速为600~12000r/min，在轴承盖上振动频率在10~1000Hz范围内的机器振动烈度的等级评定。
它将机器分成四类：
Ⅰ类为固定的小机器或固定在整机上的小电机，功率小于15KW。
Ⅱ类为没有专用基础的中型机器，功率为15~75KW。
刚性安装在专用基础上功率小于300KW的机器。
Ⅲ类为刚性或重型基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。
Ⅳ类为轻型结构基础上的大型旋转机械，如透平发电机组。
每类机器都有A，B，C，D四个品质级。
各类机器同样的品质级所对应的振动烈度范围是有些差别的，见表3。
四个品质段的含意如下：
表3ISO2372推荐的各类机器的振动评定标准
振动烈度分级范围
各类机器的级别
振动烈度（mm/s）
分贝（db）
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
Ⅳ类
0.18-0.28
85-89
A
A
A
A
0.28-0.45
89-93
A
A
A
A
0.45-0.71
93-97
A
A
A
A
0.71-1.12
97-101
B
A
A
A
1.12-1.8
101-105
B
B
A
A
1.8-2.8
105-109
C
B
B
A
2.8-4.5
109-113
C
C
B
B
4.5-7.1
113-117
D
C
C
B
7.1-11.2
117-121
D
D
C
C
11.2-18
121-125
D
D
D
C
18-28
125-129
D
D
D
D
28-45
129-133
D
D
D
D
45-71
133-139
D
D
D
D
A级：
优良，振动在良好限值以下，认为振动状态良好。
B级：
合格，振动在良好限值和报警值之间，认为机组振动状态是可接受的（合格），可长期运行。
C级：
尚合格，振动在报警限值和停机限值之间，机组可短期运行，但必须加强监测并采取措施。
D级：
不合格，振动超过停机限值，应立即停机。
振动烈度是以人们可感觉的门槛值0.071mm/s为起点，到71mm/s的范围内分为15个量级，相邻两个烈度量级的比约为1.6，即相差4分贝。
⑵ISO3945：
该标准为大型旋转机械的机械振动─现场振动烈度的测量和评定。
在规定评定准则时，考虑了机器的性能，机器振动引起的应力和安全运行需要，同时也考虑了机器振动对人的影响和对周围环境的影响以及测量仪表的特性因素。
显然，在机器表面测得的机械振动，并不是在任何情况下都能代表关键零部件的实际振动应力、运动状态或机器传递给周围结构的振动力。
在有特殊要求时，应测量其它参数。
表4给出了功率大于300KW、转速为600~12000转／分大型旋转机械的振动烈度的评定等级。
注：
参考值10-5mm/s。
表4ISO3945评定等级
振动烈度
支持类型
振动烈度（mm/s）
分贝（db）
刚性支承
挠性支承
0.46-0.71
93-97
良好
良好
0.71-1.12
97-101
良好
良好
1.12-1.8
101-105
良好
良好
1.8-2.8
105-109
满意
良好
2.8-4.6
109-113
满意
满意
4.6-7.1
113-117
不满意
满意
7.1-11.2
117-121
不满意
不满意
11.2-18
121-125
不允许
不满意
18-28
125-129
不允许
不允许
28-45
129-139
不允许
不允许
该标准所规定的振动烈度评定等级决定于机器系统的支承状态，它分为刚性支承和挠性支承两大类，相当于ISO2372中的Ⅲ与Ⅳ类。
对于挠性支承，机器—支承系统的基本固有频率低于它的工作频率，而对于刚性支承，机器─支承系统的基本固有频率高于它的工作频率。
按轴振幅的评定标准
ISO7919/1《转轴振动的测量评定─第一部分总则》于1986年正式颁布。
ISO/DIS79110-2《旋转机器轴振动的测量与评定─第二部分：
大型汽轮发电机组应用指南》于1987年制订，它规定了50MW以上汽轮发电机组轴振动的限值，见表5和表6，分别适用于轴的相对振动与轴的绝对振动。
表中级段A，B，C的意义与前述相同。
轴振动的测量应用电涡流传感器。
表5汽轮机发电机组轴相对振动的限值（位移峰－峰值，单位μm）
极段
转速（r/min）
1500
1800
3000
3600
A
100
90
80
75
B
200
185
165
150
C
300
290
260
240
表6汽轮机发电机组轴绝对振动的限值（位移峰－峰值，单位μm）
极段
转速（r/min）
1500
1800
3000
3600
A
120
110
100
900
B
240
220
200
180
C
385
350
300
290
有关轴承座与轴振动评定标准的几点说明：
⑴根据ISO2372及7919的规定，有以下两个准则应注意
准则一：
在额定转速下整个负荷范围内的稳定工况下运行时，各轴承座和轴振动不超过某个规定的限值。
准则二：
若轴承座振动或轴振动的幅值合格，但变化量超过报警限值的25％，不论是振动变大或者变小都要报警。
因振动变化大意味着机组可能有故障，特别是振动变化较大、变化较快的情况下更应注意。
⑵根据我国情况，功率在50MW以下的机组一般只测量轴承座振动，不要求测量轴振动。
功率在200MW以上的机组要求同时测量轴承座振动和轴振动。
功率大于50MW、小于200MW的机组，要求测量轴承座振动，而在有条件情况下或在新机组启动及对机组故障分析时，则测量轴振动。
⑶轴承座振动与轴振动之间一般不存在一种固定的比例关系。
这是因为两者振动与很多因素有关，如油膜参数，轴承座刚度，基础刚度等，一般可根据统计资料给出一个比例的变化范围。
根据ISO资料，机组轴振动与轴承座振动的比例一般为2~6。
德国工程师协会1981年颁布了《透平机组转轴振动测量及评价》，简称VDI—2059，将机组振动状态分为良好、报警、停机三个等级，分别采用三个公式计算，转化后得到的轴相对振动如表7所示。
表7VDI-2059汽轮发电机组轴相对振动的限值（位移峰-峰值，单位μm）
转速（r/min）
1500
1800
3000
3600
良好
124
113
88
80
报警
232
212
164
150
停机
341
311
241
220
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