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大型輸油泵的震動(dòng)測(cè)試分析

文檔作者：張燕斌朱燕群文檔來(lái)源：中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司杭州汽輪機(jī)股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月26日
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、鋤石油／化I通用機(jī)械
I GM in Petroleum&amp;amp;Chemicaf lndustl}
中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司(200540) 張燕斌
杭州汽輪機(jī)股份有限公司(浙江310022) 朱燕群
【摘要】針對(duì)某大型輸油泵振動(dòng)較大，分別對(duì)
其在不同輸送介質(zhì)下做振動(dòng)測(cè)試，并對(duì)時(shí)域振動(dòng)數(shù)據(jù)和
頻譜特征分別進(jìn)行對(duì)比，得到以下結(jié)論：在時(shí)域振動(dòng)
中，泵輸送汽油介質(zhì)的振動(dòng)略強(qiáng)于柴油介質(zhì)，且垂直向
大于水平向；在頻譜特征分析中，在1倍葉片通過(guò)頻率
頻處振動(dòng)幅值最大，且汽油工況時(shí)振幅較大；在水平向
振動(dòng)頻譜，兩種介質(zhì)頻譜相似。
【關(guān)鍵字】輸油泵振動(dòng)頻譜FFT
一、前言
在當(dāng)代社會(huì)，燃油無(wú)論在生產(chǎn)中還是在生活中都
扮演著極其重要的作用，燃油的運(yùn)輸是其被利用的關(guān)鍵
一環(huán)，而輸油泵作為泵站輸油的動(dòng)力設(shè)備，其性能和效
率是至關(guān)重要的，其中，泵的振動(dòng)嚴(yán)重影響其效率和工
作環(huán)境，因而一直是人們研究的重點(diǎn)方向。因?yàn)楸脵C(jī)組
振動(dòng)是導(dǎo)致其失效和損壞的一個(gè)重要原因，劇烈和持久
的振動(dòng)不僅會(huì)導(dǎo)致泵機(jī)組不能正常運(yùn)行，而且有可能導(dǎo)
致軸承等零部件的損壞，嚴(yán)重影響下游產(chǎn)品生產(chǎn)。因此
需要對(duì)某輸油泵振動(dòng)特性進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，找出振動(dòng)原
因，并提出相應(yīng)改造措施，對(duì)保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行具
有重要意義。
本次測(cè)試是利用AVANT數(shù)據(jù)采集與信號(hào)分析儀對(duì)
某輸油泵站進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試，并分析了頻譜特征，找出
了機(jī)組振動(dòng)原因，研究結(jié)果能夠?yàn)橥?lèi)輸油泵的振動(dòng)測(cè)
試和狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供一定的參考依據(jù)。
GM通用棚■
WWW．e蜘x．com 2017年第l期
二、測(cè)試對(duì)象
本次測(cè)試對(duì)象為4臺(tái)串聯(lián)離心泵中的一臺(tái)，如圖1
所示，圖中箭頭為介質(zhì)的輸送方向。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)報(bào)
告，2號(hào)泵的振動(dòng)相對(duì)較大，故將其作為本次測(cè)試對(duì)
象。布點(diǎn)位置設(shè)在非驅(qū)動(dòng)軸承端，分別測(cè)其垂直向和水
平向振動(dòng)，泵管道自由放置在支撐座上，具體位置如圖
2所示。
圖1 串聯(lián)泵組
圖2布點(diǎn)和支撐座位置
2號(hào)泵為單吸多級(jí)離心泵，葉片數(shù)為Z=6片，其額
定運(yùn)行參數(shù)為：流量Q=I 140m3／h揚(yáng)程H=330m；轉(zhuǎn)速
n=2 980r／min；輸送溫度：正常20X3、最高40X3、最低
10X]；必需汽蝕余量NPSH,=19 m。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
為確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須確定泵在穩(wěn)定狀
態(tài)下才進(jìn)行測(cè)試，從泵起動(dòng)到開(kāi)始測(cè)試需等待一段時(shí)
間。另外，鑒于本次測(cè)試為兩種介質(zhì)，故測(cè)試時(shí)間間隔
了l天，第一天對(duì)汽油介質(zhì)工況進(jìn)行測(cè)試，第二天對(duì)柴
油介質(zhì)工況進(jìn)行測(cè)試。
三、測(cè)試方法
本次測(cè)試是嚴(yán)格按照GB 10889--1989《泵的振動(dòng)
測(cè)量與評(píng)價(jià)方法》進(jìn)行，測(cè)點(diǎn)設(shè)在非驅(qū)動(dòng)軸承端，測(cè)
量方向?yàn)榇怪毕蚝退较颉＠脡弘娛郊铀俣葌鞲衅?
以及AVANT數(shù)據(jù)采集與信號(hào)分析儀進(jìn)行試驗(yàn)采集信號(hào)
和數(shù)據(jù)處理，其中，采樣頻率為24000Hz，采樣點(diǎn)數(shù)為
8 192個(gè)，但在數(shù)據(jù)分析時(shí)高頻段幾乎相似，故重點(diǎn)對(duì)
1 000Hz以下頻譜函數(shù)分析比較。
四、結(jié)果和分析
1．時(shí)域分析
表1是該測(cè)點(diǎn)垂直和水平兩方向在不同介質(zhì)下的振
動(dòng)速度有效值，有效值與平均能量有關(guān)，所以振動(dòng)烈度
(振動(dòng)速度的有效值)就代表了振動(dòng)的平均能量。一般
來(lái)說(shuō)，振動(dòng)能量大小與機(jī)器狀態(tài)是密切相關(guān)的，不希望
看到機(jī)器具有較大的振動(dòng)能量，除非是破碎機(jī)之類(lèi)的用
振動(dòng)工作的機(jī)器。另外有效值相對(duì)穩(wěn)定，不應(yīng)大起大
落，因此用于機(jī)器保護(hù)是一個(gè)理想的計(jì)量單位；但也要
看到有效值有它不足的地方，比如說(shuō)滾動(dòng)軸承或齒輪在
故障初期其振動(dòng)有效值并不高，倒是峰值變化很明顯，
因此從預(yù)警角度來(lái)說(shuō)，峰值可能比有效值更有效。本次
2．頻譜分析
頻譜分析是檢測(cè)機(jī)械設(shè)備故障的最有力工具，本
文采用振動(dòng)速度分析該點(diǎn)在不同工況下的振動(dòng)頻譜。振
動(dòng)位移具體地反映了間隙的大小，振動(dòng)速度反映了能量
的大小，振動(dòng)加速度反映了沖擊力的大小。也可以認(rèn)
為，在低頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與位移成正比；在中頻范
圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與速度成正比；在高頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)
度與加速度成正比。
正是由于上述原因，在實(shí)際應(yīng)用中，通常情況
下，大機(jī)組轉(zhuǎn)子的振動(dòng)用振動(dòng)位移的峰值表示，用裝在
軸承上的非接觸式電渦流位移傳感器來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子軸頸的
振動(dòng)；大機(jī)組軸承箱及缸體、中小型機(jī)泵的振動(dòng)用振動(dòng)
速度的有效值表示，用裝在機(jī)器殼體上的磁電式速度傳
感器或壓電式加速度傳感器來(lái)測(cè)量；齒輪的振動(dòng)用振動(dòng)
加速度的單峰值表示，用加速度傳感器來(lái)測(cè)量。本次測(cè)
試對(duì)象是中小型機(jī)泵且振動(dòng)強(qiáng)度集中表現(xiàn)在1 000Hz以
內(nèi)，因此使用加速度傳感器采集加速度信號(hào)積分到速度
信號(hào)分析其振動(dòng)情況。
(1)垂直向頻譜分析圖3和圖4為測(cè)點(diǎn)垂直向頻
譜圖，2號(hào)泵的轉(zhuǎn)速為2 980r／min，所以泵的轉(zhuǎn)速頻率廠
為50Hz，葉片數(shù)z為6且通過(guò)頻率為300Hz。由圖3可以
看出，當(dāng)泵輸送介質(zhì)為汽油時(shí)，葉片頻率300Hz處出現(xiàn)
高振幅，幅值超過(guò)3．5mm／s，根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見(jiàn)故障診
斷可知，當(dāng)最大振動(dòng)頻率出現(xiàn)在研寸，為葉片通過(guò)頻
率，主要是由葉片轉(zhuǎn)動(dòng)引起；在100～400Hz頻段頻譜
呈“稻草堆”狀，這些無(wú)規(guī)律的振頻，與旋轉(zhuǎn)的葉輪和
靜止的蝸殼之間產(chǎn)生的非穩(wěn)定流體激振有關(guān)。
測(cè)試數(shù)據(jù)均在合理范圍之內(nèi)，故可用有效值分析。4
由表1中數(shù)據(jù)可以看出，無(wú)論是垂直向還是水平
向，汽油工況測(cè)點(diǎn)振動(dòng)有效值均大于柴油工況，這是由
于介質(zhì)密度不同時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)作用在管道壁面上的壓
力也將發(fā)生變化，振動(dòng)幅值也將相應(yīng)增大。另外，同種
介質(zhì)工況下，該點(diǎn)的垂直向振動(dòng)幅度略大干水平向振動(dòng)
幅度，從泵的結(jié)構(gòu)分析，這與2號(hào)泵組整體在垂直方向
剛度有關(guān)，因此需重點(diǎn)檢查垂直向的剛度結(jié)構(gòu)問(wèn)題。
表1振動(dòng)有效值(幣．f．L．：：i11m／sj
{) 2f兒1 州jc} 州¨ N【II} llIl(】
頻率Il，
圖3汽油垂直向頻譜
當(dāng)輸送介質(zhì)為柴油時(shí)，其垂直向頻譜如圖4所示，
從圖中可以看到，最大振頻同樣出現(xiàn)在1倍葉片頻率
處，同時(shí)伴隨出現(xiàn)有250Hz、270Hz、600Hz等特殊頻
率，但振動(dòng)幅值約為輸送介質(zhì)為汽油時(shí)的振動(dòng)幅值的
2017年秈然co誓nl 47 第l期www．e喇x． _fI
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萬(wàn)方數(shù)據(jù)
、GM右油／化I通用機(jī)械
I GM in Petroleum＆Chemical IndustO'
1／3。因此，當(dāng)泵輸送介質(zhì)不同時(shí)，其振動(dòng)幅值將會(huì)發(fā)
生變化，介質(zhì)密度越小，主頻振動(dòng)幅值越大。
頻率,q-lz
圖4柴油垂直向頻譜
(2)水平向頻譜分析圖5和圖6為測(cè)點(diǎn)水平向頻
譜圖，與垂直方向上振動(dòng)頻率相比，在水平方向上主要
振動(dòng)分別為50Hz、100Hz以及300Hz等，其中最高幅值
出現(xiàn)在轉(zhuǎn)頻處(50Hz)；振動(dòng)幅值均小于垂直方向上
的振動(dòng)幅值。當(dāng)泵輸送介質(zhì)不同時(shí)，其振動(dòng)頻譜圖變化
趨勢(shì)相同，振動(dòng)幅值變化較小，說(shuō)明在水平方向上振動(dòng)
與輸送介質(zhì)無(wú)關(guān)。
結(jié)合圖5和圖6可以看出，圖中均出現(xiàn)了較高振幅
的1倍和2倍轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，而這些頻率的出現(xiàn)可能是由管路
陡彎、擾流阻礙或轉(zhuǎn)軸偏心等引起，當(dāng)水泵葉片和泵殼
頻率／Hz
圖5汽油水平向頻譜
頻率／Hz
圖6柴油水平向頻譜
GM西用卸■
www．etyjx．com 2017年第1期
之間水流通過(guò)時(shí)，由于排放閥開(kāi)度過(guò)小或者節(jié)流比例過(guò)
大造成阻流或者遇管路陡彎，轉(zhuǎn)彎處管長(zhǎng)不足致使水流
有部分回流入水泵蝸室泵葉片激蕩振動(dòng)，因水流振蕩能
量造成頻譜如“稻草堆”狀的能量帶，并激發(fā)1倍、2倍
轉(zhuǎn)速頻率以及葉片頻率，產(chǎn)生振動(dòng)。
提取圖6中各種工況下特征頻率的振動(dòng)速度幅值
進(jìn)行對(duì)比分析，見(jiàn)表2，根據(jù)數(shù)據(jù)可以得到：1倍；f1：12倍
轉(zhuǎn)速頻率處，水平向振動(dòng)遠(yuǎn)大于垂直向；1倍葉片頻率
處，垂直向振動(dòng)遠(yuǎn)大于水平向；其余特征頻率處相差不
大。
表2不同工況下特征頻率的幅值對(duì)比(單位：mm／s)
垂直向
0．12 0．25 O．06 0．47 O 39 3．7 O．14
幅值
汽油
水平向
1 66 0．94 03l O 15 0．09 0．61 0．97
幅值
垂直向
O．16 0．17 0．14 O 19 047 1．13 0．32
幅值
柴油
水平向
1．79 O．58 0．23 0．13 0．04 0．6 0．12
幅值
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
GM in Metallurgical&amp;amp;Mine lndusto'
XZNI OIJ,-型充氣式浮選柱
入料裝置的改造及應(yīng)用
山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司(271 100) 梁吉軍于瑞燦
【摘要】介紹了洛陽(yáng)欒川順鑫鉬礦XZNl0,]、型
充氣式浮選柱原入料裝置的結(jié)構(gòu)及存在的問(wèn)題；改造后
的入料裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、實(shí)際應(yīng)用效果。
【關(guān)鍵詞】充氣式浮選柱入料裝置存在問(wèn)
題改造效果
一、前言
充氣式浮選柱廣泛應(yīng)用在銅、鎢、鉬等有色金屬
浮選，特別是在提高浮選精礦品位方面優(yōu)干浮選機(jī)。
洛陽(yáng)欒川順鑫鉬礦設(shè)計(jì)原礦洗選能力為200萬(wàn)t／a，浮
選鉬精礦工藝為：采用兩臺(tái)XZNloz．b型充氣式浮選柱
提高浮選鉬精礦的品位；該選礦廠2014年9月底安裝完
畢，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)XZNlotJ、型充氣式浮選
柱浮選后的鉬精礦品位為93％，和采用浮選機(jī)效果相
當(dāng)；另外如果只通過(guò)增加藥劑提高鉬精礦品位，就會(huì)導(dǎo)
致運(yùn)行成本增加；經(jīng)過(guò)多次觀察、仔細(xì)分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)
行情況，發(fā)現(xiàn)小型充氣式浮選柱入料裝置的結(jié)構(gòu)存在問(wèn)
題，因此對(duì)入料裝置進(jìn)行了改造。
=、原入料裝置的結(jié)構(gòu)及存在問(wèn)題
原入料裝置的結(jié)構(gòu)：包括入料直管、入料彎頭；
入料彎頭的一端與入料直管的一端連接；入料彎頭的另
一端朝下安裝；入料礦漿直接從入料彎頭的另一端向下
噴射。
采用這種入料裝置存在以下問(wèn)題：礦漿的動(dòng)能
大；礦漿的分散面積小，不能和上升的氣泡充分接觸。
三、改造后入料裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
改造后的結(jié)構(gòu)如下圖所示。
改造后的入料裝置的結(jié)構(gòu)：包括入料直管、入料
彎管、放大錐筒、分割板以及分散錐筒。分散錐筒是設(shè)
在放大錐筒的中下部的一個(gè)上小下大的喇叭狀的錐筒；
分隔板沿放大錐筒內(nèi)壁及分散錐筒外壁的徑向垂直安
裝，并將放大錐筒與分散錐筒之間的空間均勻分成多個(gè)
區(qū)域。
改造后的入料裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及作用：
參考文獻(xiàn)
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GM(收稿日期：2016／08／05)

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