礦井水泵振動故障分析

馬黎莉

（山西新景礦煤業(yè)有限責任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

礦井生產(chǎn)是深入地層的作業(yè)活動，生產(chǎn)作業(yè)過程中，會有大量的地下水涌入礦井之中，這時候作業(yè)安全性、作業(yè)速度以及質(zhì)量將會大幅度下降。倘若不及時排除水，會對建好的礦井造成破壞。為了工程的順利進行，保護煤礦資源不受到破壞，水泵的正常使用尤其重要[1]。但是實際情況中，水泵故障時有發(fā)生，經(jīng)過頻譜和波形分析，發(fā)現(xiàn)故障是由于摩擦誘發(fā)振動造成油路堵塞形成的。對其原因進行探索測試，不僅有利于解決礦井水泵故障問題，還能保證煤礦生產(chǎn)的安全問題。

1 振動故障情況

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水泵電機一般的轉(zhuǎn)速為1 480 r/min，泵軸轉(zhuǎn)速為225 r/min。當軸承為滑動軸的時候，水泵軸在垂直方向振動會超標。根據(jù)轉(zhuǎn)動頻公式f＝w/60 Hz，可以計算出泵軸的轉(zhuǎn)頻等。

1.1 頻率特征

水泵振動屬于非線性振動，其頻帶范圍寬廣。轉(zhuǎn)頻外還有二、三階等高次諧波。所以，頻譜結構主要由轉(zhuǎn)頻以及高次諧波構成。

1.2 幅值特征

水泵振動在幅值特征上屬于波動狀態(tài)，是不穩(wěn)定的，碰撞的時候現(xiàn)象更為突出，故障情況可能性加大，轉(zhuǎn)頻幅值下降，而高次諧波幅值卻有所增長。

1.3 波形特征

水泵振動在波形特征上表現(xiàn)為削波狀態(tài)。

2 水泵振動故障發(fā)生原因和特征

2.1 故障原因

水泵中發(fā)生的振動故障事故常見主要原因：轉(zhuǎn)子不平衡，儀器設計的時候不對中線；聯(lián)軸器安裝不恰當；軸承磨損的間隙太大；地腳螺栓沒有擰緊，有所松動；軸使用過度，不挺直，有彎曲現(xiàn)象；基礎儀器安裝不牢固，使用的時候才發(fā)現(xiàn)問題；轉(zhuǎn)動部分摩擦過度，沒有及時潤滑，摩擦增大[2]；轉(zhuǎn)動部分零件可能因為前面安裝不到位，或是原理上缺陷，設備本身問題，工作時候松弛容易破裂；工作地機器放置位置不平容易墊板串動。

2.2 故障特征

2.2.1 不平衡、不對稱的振動故障特征

由于水泵中有一個徑向力會加重，造成葉輪的磨損，導致儀器不平衡。從頻譜中看，諧波集中一階轉(zhuǎn)頻，隨著轉(zhuǎn)速的增加，轉(zhuǎn)速幅度跟著增大，但是不平衡會激起橫向振動，諧波的成分復雜，集中在二階轉(zhuǎn)頻的振動。

2.2.2 軸承振動故障特征

軸承若是有故障情況發(fā)生，也會引起水泵振動[3]。軸承故障一般發(fā)生在低頻與高頻之中明顯集中在轉(zhuǎn)頻與高次諧波上。

2.2.3 軸彎曲振動故障特征

長時間不用水泵，會引起水泵起軸彎曲，振動往往是軸向一階轉(zhuǎn)頻振動與橫向一階二階轉(zhuǎn)頻振動。

2.2.4 轉(zhuǎn)動部件松動振動故障特征

當水泵儀器里面發(fā)生零件松動時候，結合面的間隙將會被擴大，剛度不夠也會導致振動故障。振動特征有多階轉(zhuǎn)頻及高階振動頻率。

2.2.5 基座不牢固振動故障特征

水泵位置不平衡，底座不平，直接導致底板串動引起水泵振動。一般為三階振動。

2.2.6 摩擦振動故障特征

在水泵實際運作的過程中，水泵轉(zhuǎn)子與靜子之間存在摩擦，葉輪與水泵機體也存在摩擦。這些都會導致水泵振動，振動特征有一階、二階、三階的高次諧波。

3 摩擦振動原因分析

經(jīng)過數(shù)據(jù)考量與部分實地勘察，發(fā)現(xiàn)大部分礦井水泵振動故障是由摩擦引起的。時域波通常顯示為削波狀態(tài)，故障發(fā)生的明顯波形是截頭余弦的波形。水泵軸承的垂直方位表現(xiàn)為單邊的截頭狀態(tài)，說明頻譜結構主要是轉(zhuǎn)頻和高次諧波。削波狀態(tài)、截頭余弦是最典型的摩擦特征。

3.1 轉(zhuǎn)動部件的間隙不合適

為了提高水泵工作效率，設計水泵時把部件動靜間隙做得比理論值小，也會導致振動故障的發(fā)生。

當水泵工作時間長，間隙增大，比理論值大以后，也會導致振動故障的發(fā)生。

3.2 軸振動幅度過大

動靜間隙與理論值符合的時候也會導致轉(zhuǎn)動部件摩擦增大，引起振動故障。

3.3 負荷過重

通常來說，每一個水泵承載量都有自己的設計理論值，若是承載過大會導致軸與軸承直接的摩擦增大，引起振動故障。

3.4 潤滑度不夠

儀器在潤滑保濕的環(huán)境往往摩擦力會減小，摩擦損害力度減小，所以在水泵工作過程中時不時加一些潤滑劑有利于提高水泵的工作效率。反之，低流暢的情況會造成水泵振動故障的幾率增大[4]。

4 結語

是否能減少水泵振動故障在水泵穩(wěn)定運行中是一個很重要的問題。我們在日常中要加強對水泵的檢查監(jiān)督力度，時刻關注零件的老化程度，及時更換被損害的零件，做好減少水泵振動故障工作，不僅能有效降低事故的發(fā)生機率，保護工作人員的生命安全，還能保證礦井生產(chǎn)穩(wěn)定進行。