设备在线振动监测与故障分析诊断技术在大型水泵机组中的应用

轴承的故障是简单有效的方法。

图１为典型的滚动向水平方向频谱分析图，主要振动频率为转子转频。

轴承频谱图，轴承滚动体故障频率清晰可辨，表明轴承滚动体已经损伤严重。

图１典型的溪动轴承频谱图２．２联轴器不对中两个相连接的机器联轴器轴线不平行或不重合即为不对中。

造成不对中的原因可以是装配不当、调整不够、基础损坏、热胀等。

联轴器不对中会加大机组振动，造成轴承和机械密封损伤，甚至造成联轴器断裂，引发灾难性人身伤亡事故。

图２为典型的联轴器不对中频谱图，转子旋转２倍频率清晰可辨。

图３典型的转子频谱图２．４基础松动设备固定地脚螺栓断裂或松动，甚至支撑结构裂纹造成基础支撑刚性下降。

造成原因可以是螺栓断裂或松动，基础找平斜铁脱落，钢制制成框架焊口开裂，找正垫片脱落等。

基础松动会导致机组振动急剧加大，改变系统固有频率可能引发系统共振，造成机组结构性损伤。

图４为机组地脚螺栓断裂照片。

图４机组地脚螺栓断裂照片３振动监测与故障分析诊断系统配置需求分析随着设备制造水平的发展，水泵机组具备了大功率、高能态的特点，作为一个系统机组，电机与水图２典型的联轴器频谱图泵具有同等的重要性。

从行业振动测试与故障分析２．３转子不平衡诊断的经验看，电机的故障率与泵的故障率几乎相不平衡是转子质量分布不均匀造成的。

不平衡当，且电机出现的故障修复起来比水泵更加困难；以的那部分质量在转动中会产生离心力，离心力随着往的振动监测系统大多仅以满足振动的联锁保护为不平衡质量的旋转而引起振动。

造成转子不平衡的目标，而忽略故障分析诊断的需求，机组出现振动报原因有：制造时几何尺寸不同心或质量分布不均匀；警后，设备管理人员无法充分获得故障分析所需要安装中斜键或轴颈不同心；轴水平安放过久或受热的数据，使故障诊断无法实现。

因此，“重水泵、轻电不均匀，造成临时或永久变形；离心机类机械工作机；重保护、轻分析”的监测思想已经不能满足现代化时，物料填充不均匀；工作介质中的杂质在转子表面企业安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行的需要，沉积；零部件配合过松；动平衡方法不当（高转速、低更难以适应企业现代化设备管理的长远发展需求。

转速）；原有平衡配重脱落。

转子不平衡会加大机组３．１径向水平与垂直方向安装传感器的目的振动，导致其他部件连锁损伤。

图３为典型的转子径振动的本质就是力与刚性相互作用的结果，即给水排水Ｖ０１．３６Ｎｏ．５２０１０５５振动随力（周期作用力）的增大或支撑刚性的下降而增大。

卧式安装的水泵机组由于垂直方向与水平方向的刚性存在较大差异，对机组转子支撑轴承实施径向水平和垂直方向的振动监测，可以从根本上区分导致机组振动加大的因素。

因此，一个有效、可靠、完整、先进的振动监测系统需要在转子支撑轴承部位沿径向布置水平和垂直２只振动传感器。

３．２轴向安装传感器的目的轴向安装传感器的主要目的是针对某些引起轴向振动增大的故障。

如：联轴器角度不对中、轴弯曲、转子两端轴承不同心、滚动轴承安装偏翘（包括内环偏翘或外环偏翘）等问题。

这些故障常导致设备轴向振动明显增大，为此，需要对设备进行轴向振动测量。

对于卧式安装的设备，由于联轴器端是直接的受力点，故联轴器端反映出的故障现象一般比自由端更加丰富，所以转子轴向振动传感器选择安装于联轴器端。

如：联轴器角度不对中引起的轴向振动，其力的作用点在联轴器端，而安装传感器的基本原则：尽可能靠近力的作用点、尽可能选择力的传递刚性最大的路径。

３．３安装键相转速传感器的目的通过键相的测量可以帮助分析很多故障。

相位作为振动三要素之一，在振动故障分析和诊断中具有重要的地位，几乎所有的振动故障在其相位上都可以获得分析诊断的重要信息。

同时可以通过键相测量获得设备的转速，实现基于转速的条件采集。

即：当设备停机或转速未达到要求时，采集系统不进行数据采集，以避免大量垃圾数据。

４在线振动监测系统实现的功能监测系统能够对机组的振动状态作出不同级别的评估（优、良、中、差），及时发现振动异常的机组并捕获振动故障信息，早期预告机组振动故障隐患，监视故障发展趋势，并为故障分析诊断提供必要的各类数据，减少查找和处理振动故障的时间，避免灾难性事故发生。

系统主要功能如下：（１）远程监测与管理；（２）机组振动健康监测及基于ＩＳＯ＆ＴＡ的状态报警；（３）振动分析与故障分析诊断功能；（４）软件数据存储与管理；５６给水排水Ｖｏｉ．靳Ｂｈ５加１０（５）系统通讯及数据传输；（６）多用户系统管理及基于Ｗｅｂ的远程浏览功能；（７）设备档案记录与报告功能；（８）故障特征频率识别；（９）事故追忆；（１０）传感器故障报警。

５应用案例以下是某泵站在线振动监测与故障分析诊断系统设计方案。

泵站共设１０套水泵机组，泵组各支撑轴承均为滚动轴承，为保证数据采集全面和日后故障分析诊断的准确性，同时考虑振动监测系统的投资，对于各轴承支撑主要测点采集水平和垂直方向的振动数据，且各转子轴均配置一个轴向振动测量，同时为实现基于条件的数据采集（设备达到额定转速再开始采集数据），加装转速测量传感器，单台机组振动及键相测点共计９点。

机组在线振动监测点布置见图５。

图５机组在线振动监测点布置考虑到联轴器端传感器的安装情况，根据故障分析诊断的需要和系统经济性，在电机和水泵自由端（非联轴器端）设计一个径向振动采集（一般选择垂直方向）；对于泵组各轴至少考虑一个轴向振动采集，故设计泵联轴器端与电机联轴器端进行轴向振动采集。

具体布置测点如下：电机联轴器端水平Ｈ；电机联轴器端垂直Ｖ；电机联轴器端轴向Ａ；电机自由端Ｒ（Ｖ）；泵联轴器端水平Ｈ；泵联轴器端垂直Ｖ；泵联轴器端轴向Ａ；泵自由端Ｒ（Ｖ）；电机联轴器端霍尔键相转速传感器进行转速及相位测量。

振动传感器采用标准ＩＣＰ加速度传感器，转速及相位测量采用霍尔效应转速传感器，并将信号通过光纤以太网传输到振动分析工作站，进行振动数据的详细分析及管理。

系统配置见图６。

图６泵站在线振动监测与故障分析诊断系统６结语随着振动监测与故障诊断技术的发展，国内外越来越多的企业开始认识到其在设备管理中的重要性。

大量成功的案例表明通过对泵组实施在线振动监测与故障分析诊断，能够及早发现设备的潜在隐患、遏制故障发展、避免发生重大事故；对设备故障做到心中有数，合理、科学地制定维修计划，大幅减少维修时间，保障设备安、稳、长、满、优的运行，真正实现设备运行状态的网络化、专业化、科学化管理，为领导层更快更好地决策提供直观、可靠的依据，最终达到提高企业整体经济效益和社会效益的目的，开创设备管理的崭新模式，为企业推行“安全生产、节支降本”提供更好的技术保障。

振动监测与故障诊断技术在实际应用中应对被监测分析设备的各种信息进行有针对性地搜集和整理，包括与之相关的设备信息、现场环境信息、实际操作人员的技术水平、资金情况等，提出最合理优化的技术方案。

ｏ通讯处：２０１２０６上海市浦东新区金豫路７００号２号楼３０８室电话：（０２１）３８７２３０２２Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕｌｉａｎｇｇｕ＠｝ｏｎｌｉｎｅ．ｓｈ．ｃａ收稿日期：２０１０一０３—１５欢迎订阅《给水排水》杂志社出版物一《绘水排水》简介（０１０）６８４１３０６３，国外发行代号：Ｍ４４２５《给水排水》创刊于１９６４年，是国内创刊最早，发其他出版物，请直接联系本杂志社订阅。

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