脱硫废液泵电机振动大的原因分析

Roderick

我公司回收作业区新安装两台脱硫废液泵，在试运行过程中1#脱硫废液泵出现电机驱动端振动大的现象，脱开膜片式联轴器单试，电机两端轴承振动均2.5mm/S以下，按照ISO2373和DIN45665标准（见图1），均在正常范围内，为分析振动原因，对设备进行了振动检测。

图1 ISO2373和DIN45665电机振动标准

一、设备结构，如图2：

图2 设备简图

二、振动频谱
1、电机驱动端

2、泵驱动端

振动速度谱以工频为主，存在少量谐波成分，但基本可以忽略，包络谱中未发现轴承故障频率。

三、原因分析
1#脱硫废液泵电机空载正常，连接泵后振动超标原因分析，这种现象一般与负载、被牵引设备、联轴器对中等因素有关。

1、被牵引设备引起由于膜片式联轴器具备强大的振动缓冲和衰减能力，就很容易区分到底是联轴器哪侧设备引起的振动，因为振动通过联轴器后的衰减作用，一般振动最大的一侧就是故障源。此泵电机振动明显大于被泵驱动端的振动，因此故障源主要在电机这头。

2、联轴器对中不良
①从频谱来看电机驱动端以1x为主，2x幅值很小，基本可以忽略，不对中时振动以2X为主，同时该膜片式联轴器一侧有四个连系螺栓，因此不对中还会产生四倍频的振动。
②膜片式联轴器对中要求较低，具有强大的补偿能力，即使存在一定程度的不对中，设备振动可能良好，对中偏差20丝以内一般不会引起振动。
③膜片式联轴器不对中一般会产生很大的轴向振动。
④此泵安装方、业主方、设备厂家均已多次派人对联轴器多次找中，联轴器不对中的可能性很小。
基于以上几点，不对中基本可以排除，但不对中有时形成于软脚等类型的故障，此点不可排除。

3、转动部件松动或轴承配合间隙过大
此处所说的转动部件松动是指轴承内圈由过盈变为间隙配合。其特点是，电机空转时以转频为主倍频分量很小，甚至可忽略，而负载后激发其非线性反应，转频增大，谐频丰富且幅值较高；对于转动部件的松动，停启机后振幅有时会发生大的改变；一般故障部位振动幅值最大；负载越大振动幅值越大。电机驱动端振动以工频为主，因此可排除。

4、电磁振动
形成电磁振动需要足够的电流，因此电机空载时，并无体现，即使轻载时也比较正常，通常需要加载到额定负荷的75%以上。其特征为转频及2倍的电源频率；一般会伴有电机噪音出现；事实上断电法最为简单，振动会立即消失。从现场测试来看未出现2倍电源频率（100Hz），电机噪音也不明显。因此电磁激振基本可以排除。

5、支撑动刚度问题。
支撑动刚度，其与负载成正比，负载越大其刚度相对越弱，就如，你空手单腿站立与提50斤大米单腿站立的感觉。此类现象容易发生在新安装的电机基础上，基础通常为钢架结构；或虽为老基础，但被牵引设备曾异动过，使负载增加。
其频谱特征为转速频率；刚度最弱的方向振幅最大；电机振动幅值大于被牵引设备振动幅值；负载越大振动幅值越大。

影响轴承动刚度的主要有以下三个要素。
① 连接刚度
此处连接松动泛指电机地脚与台板、台板与地基的螺栓连接，电机与台板的接触，同时也包括地脚接触面积不足、台板空悬、横梁支撑刚度不足，或基础混凝土不平整。
对电机四个地脚螺栓处进行测试，地脚螺栓垂直方向最大振动为2.5mm/s,最小处为0.8 mm/s，四个地脚处可能存在软脚。
台板内外侧振动差别明显，垫片在内侧可能存在未垫平的现象。
电机中部悬空部位水平方向振动高于电机两端。

② 共振。
设备停运后，用设备对轴承座水平方向进行敲击，测量水平方向的频谱，（如下图），发现水平方向存在25 Hz固有频率，这与转速频率一致，两者可能产生共振。

③结构刚度
设备的结构刚度是由其外形、材料、壁厚和支撑基础的静刚度决定的，现场去测量十分困难，但解决方案与共振类似，通过减少激振力、提高系统静刚度、改变质量可以达到消振的目的。

四、结论
1、电机单试正常，连上负载以后振动超标主要的主要原因是存在共振，在不大的激振力作用下导致振动超标。
检查电机地脚，确认是否存在软脚，台板上未垫平的垫片重新处理。
2、检查电机地脚，确认是否存在软脚，台板上未垫平的垫片重新处理，后复查中心。

五、建议
1、现场虽然存在共振，通过改变部件自振频率避开共振往往很困难，工作量大，所以消振可以从降低激振力下手。电机转子单试振动虽然不大，但可以返厂进行动平衡，提高平衡精度，降低激振力。
2、电机基础内制作金属筋板或者灌浆，加强基础刚度，避开共振，因为在共振情况下，很小的激振力都可以产生很大的振动。

小小年纪666

一个疑问：引起共振的频率是什么？按理说这种泵很少产生共振把。软脚的化应该是存在的。图形应该结合三个方向分析。