排污泵轴系不对中故障诊断及处理

沈晨炎，葛江磊

（杭州汽轮机股份有限公司，浙江杭州 310022）

0 引言

现代大型企业中大型精密设备不断增多，一旦出现故障，往往会因为设备精密程度和机械复杂程度很高，维修时受到配件、人员、技术条件等限制较多，拆卸时也有所顾忌，难以迅速确定故障源，达到及时、精准修复的目的。如今的设备状态检测技术日趋成熟，运用振动状态检测技术，可以在各类设备运行中或基本不拆卸的情况下，判断故障产生的部位和原因，对故障进行早期预测和及时诊断。机械设备振动状态诊断技术具有十分广阔的应用前景，非常适合在企业的设备维护中推广和运用。

1 故障现象

某企业污水泵房安装两套（1#，2#）排污泵系统，排污泵系统由一台Y2-250M-4 三相异步电机和一台300ZW800-14 自吸无堵塞排污泵组成，中间通过联轴器联接，三相异步电机额定转速1480 r/min。

在使用过程中，1#排污泵系统运行时现场噪声很大，达93 dB，而2#排污泵系统运行时现场噪声只有45 dB。

在应用振动状态检测故障诊断技术之前，设备管理部门按照传统的维修方式，将排污泵打开检查，并对排污泵叶轮进行拆除，做过动平衡，但回装后问题依然存在。

2 振动状态检测数据分析故障类型

根据三相异步电机额定转速1480 r/min，计算得电机转频在24.6 Hz 附近，近似认为该转频为25 Hz。水泵与电机通过联轴器直连，转频与电机相同。

选取1#排污泵系统较为典型的振动频率图谱，说明被测设备的故障情况。现场排污泵系统测点分布见图1。

图1 现场排污泵系统测点分布

运用振动故障分析检测。如图2、图3 所示，1#电机轴承振动主要集中在转频25 Hz，带有明显2 倍频，轴承径向振幅37 μm，轴向振动幅值67.2 μm；轴向振动大于径向振动。1#电机外壳径向振动主要集中在转频25 Hz，幅值30.7 μm。对比电机轴承振动频谱图，振动幅值在电机轴承处较大，因此判断电机轴承应更接近故障源。

分析：根据对转子系统不平衡类型的研究，频谱中出现2 倍频成分，轴向振动较大的情况，是转子系统不对中故障。1#排污泵系统实测图谱符合转子系统不对中故障频谱特征。

图2 1#电机轴承径向频谱

图3 1#电机轴承轴向频谱

3 振源分析

根据转轴系统故障类型，对转轴进行进一步振动状态检测，查找振源。

分析水泵轴承时域振动，得到1#水泵轴承附近振动幅值非常大，峰谷值大于800 μm，幅值为电机和联轴器的近10 倍，分析认为这里是主要的振源所在。

分析水泵轴承频谱，1#水泵轴承振动的主要频率是低频，并且振动频率不固定，25 Hz 的转频反而不明显。

1#排污泵轴承附近出现较大低频振动情况分析：轴系不对中引起整个轴系振动，远端的水泵轴承受影响更大，加上受水流冲击的影响，使泵水下部分或叶轮的振动加大，造成水泵轴的低频窜动，导致轴瓦振动。

检查1#污水泵系统联轴器偏心情况：径向1.9 mm，轴向1.5 mm。参照弹性圆柱销联轴器同轴度允许偏差规定范围（表1），1#排污泵系统联轴器偏差已超过规定范围。

表1 弹性圆柱销联轴器同轴度允许偏差规定范围

4 故障排除与振动状态验证

通过分析判断，针对1#排污泵系统转轴系统进行调校，调整部分包括电机底座支架，联轴器矫正等，之后测得联轴器偏心情况：径向<1.0 mm，轴向<0.5 mm。再次对1#水泵轴承轴部分进行振动状态检测，见图4、图5。

图4 1#水泵轴承轴向振动频谱

图5 1#水泵轴承径向振动频谱

如图4、图5 所示，系统轴系调整后，水泵轴承附近振动情况很好，振动集中在25 Hz 的转频，比调整1#水泵轴承正负峰值近800 μm 的情况，幅值降至小于0.1 μm，图形正常，1#排污泵系统附近环境噪声由93 dB 降至47 dB。

5 总结

这是一起典型的轴系不平衡故障案例，虽然排污水泵的轴和叶轮已经做过动平衡处理，但却忽略了联轴器的不平衡因素。水泵轴承在频谱图表现出大幅振动，也会影响对故障源的判断。此类轴系不平衡故障，通过调校以联轴器为主的轴系同轴度，对于改善系统的振动情况十分有效。