蘆新河泵站水泵電機振動數據分析

摘" 要：水利工程中泵站是至關重要的一部分，水泵振動過大會影響水泵的壽命，該文對某立式水泵機組振動做數據分析。使用點檢儀設備測量水泵的軸承振動，把數據上傳至電腦形成表格，使數據轉為圖表格式。圖表數據中可以看到各部位振動趨勢和振動大小。使用點檢儀測量振動，能夠直觀地獲得振動數據，從而為水泵故障處理提供數據支撐。

關鍵詞：電機振動；水泵；電機；傳感器；立式軸流泵

中圖分類號：TM62" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）19-0157-04

Abstract： Pump station is a very important part of water conservancy project， the pump vibration will affect the life of the pump， the vibration data of a vertical pump unit is analyzed. The bearing vibration of the water pump is measured with the point detector equipment， and the data is uploaded to the computer to form a table， and the data is converted into a chart format. The vibration trend and vibration size of each part can be seen in the chart data. Using point detector to measure vibration， vibration data can be obtained directly， thus providing data support for pump fault treatment.

Keywords： motor vibration; water pump; motor; sensor; vertical axial flow pump

水利設施中立式軸流泵是泵站輸水排澇中一種常見的水泵。軸承振動過大會影響水泵運行，嚴重的還會損壞葉片或者水泵內壁，甚至將水泵軸變彎曲，嚴重影響水泵使用壽命。所以水泵振動測量是一個必不可少的環節，能夠提前預知水泵電機故障，然后采取相應措施，決定如何維修。使用設備測量電機軸承的振動，比用眼看，用手觸摸要強很多，能夠量化振動數據。使用振動數據可以更好地查出水泵電機的故障，振動數據還能做成統計圖，預測接下來的振動趨勢。通過點檢儀的數據測量和分析對水泵電機的運行提供一個良好的保障。

1" 工程概況

蘆新河泵站，始建于1970年8月，1971年建成運行，設計流量30 m3/s，裝機10臺，采用的是1000ZLB-7型立式軸流泵，主要擔負排除楊村空陸軍基地雨、污水，兼顧排泄武清、北辰農田瀝水，流域面積153 km2[1]。2007年8月蘆新河泵站實施除險加固工程，已于2008年6月具備排水能力。電機采用YRL500-12型三相異步繞線式電機，功率是280 kW。

泵站在汛期多臺水泵持續運行，導致部分水泵振動過大，但是無法定量出振動大小。電機振動使用肉眼或者觸摸的方法難以量化。使用振動測量設備，定量地采集水泵電機振動大小，能為機組將來的維修養護提供數據支持。

2" 水泵振動研究

水泵振動的故障處理分為3種方式：第一種是出現故障后停機檢修；第二種將水泵前后池水抽干，定期汛前檢修；第三種是不停機情況下對水泵電機振動情況進行評估處理[2]。第三種不停機就可以檢測出振動情況是最好的方式。水泵振動分為機械振動、水利振動、電磁振動和基礎結構設計不合理振動4種[3]。水泵振動測量位置包括電機軸承、推力軸承、輸水管道等，一些研究也測試了不同流量下的振動情況。振動產生的原因主要有葉片掃膛、泵軸和傳動軸不同心、螺栓松動及水泵汽蝕等[4]。

3" 振動采集處理裝置

3.1" 振動裝置介紹

水泵電機軸承振動使用點檢儀進行采集。點檢儀包括傳感器和信號處理設備。點檢儀擁有射頻卡掃描功能，將射頻卡貼在待測設備附近，然后使用點檢儀掃描射頻卡獲得點檢路線，選擇對應的點檢區域，從區域中選擇對應的設備開始測量。傳感器通過藍牙方式和點檢儀連接。使用磁鐵吸附到機組上進行測振，傳感器前方是磁鐵可以吸附金屬設備外殼。

3.2" 振動測量點位及方法

電機振動使用肉眼或者觸摸的方法難以量化，難以橫向或者縱向比較，使用點檢儀可以精準測量振動數據，為機組將來維修養護提供數據支持。水泵電機轉速為490 r/min，需要測量水泵振動的振幅。測量方法：首先將點檢儀開機啟動，然后進入管理員登錄界面，輸入登錄密碼，選擇點檢路線，掃描射頻卡，選擇巡檢區域。然后選擇設備狀態是停機、檢修或運行。對運行狀態下的機組進行檢測，使用藍牙連接傳感器，將傳感器磁鐵側吸附在電機軸承外殼上，點擊傳感器上的“采集“按鈕，待測量數字穩定后，點擊確定完成采集。

使用旋轉電機振動測定方法，共選取3個點位測量振動，電機下軸承選取XYZ三個方向，點位X方向是水流方向，Y方向是與X垂直的方向。Z方向是軸向，靠近軸線。每個點位振動測量時間約20～30 s，每6 h測量1次。測量水泵振動流程如圖1所示。

3.3" 振動測量標準

按照GB/T 30948—2021《泵站技術管理規程》，本泵站水泵額定轉速為490 r/min，帶有導軸承和推力軸承支架。從表1可以看出本水泵適用于前2項（帶推力軸承支架的垂直振動、帶導軸承支架的水平振動）內容。因此垂直振動最大振幅應不大于80 μm，水平振動最大振幅應不大于120 μm。所以現規定水平振動最大振幅超過120 μm為“報警“級別，超過140 μm為“危險“級別；垂直振動最大振幅超過80 μm為“報警“級別，超過100 μm為“危險“級別。

圖2為點檢儀測量點位電機下軸承X方向、電機下軸承Y方向、電機下軸承Z方向。圖3為使用傳感器吸附軸承外殼測量振動。

4" 振動數據分析

4.1" 2021年振動統計數據

2021年點檢次數共59次。其中電機下軸承Z方向和X方向振動沒有危險或警告，情況良好，只有Y方向振動超過標準值，所以只統計Y方向振動。其中7號、2號、1號水泵振動過大，7號泵超標次數最多，10號和8號泵振動超標次數極少，圖4為2021年開泵運行危險或警告次數。

7號泵總測量次數35次，7號泵總危險或警告次數35次。電機下軸承Y方向危險或警告次數33次，如圖5所示，平均值為157.18 μm，并且振動數值有明顯上升趨勢。電機下軸承Z方向危險或警告次數2次。2號泵總測量次數25次，2號泵總危險或警告次數21次如圖6所示，都是Y方向，平均值為156.3 μm。1號泵總測量次數32次，總危險或警告次數8次，都是Y方向，平均值為128.25 μm。

10臺水泵經過一個汛期的運行，對7月6日至10月22日的運行數據進行了整理。如圖7所示，各水泵振動情況相差很大，最高是2號和7號泵平均值超過了140 μm，分別超出了允許值20.2%和24.4%。

4.2" 2022年振動統計數據

2022年點檢次數45次。2022年除了電機下軸承Y方向數據有一些超過規定水平，其余點位數據均在正常范圍內。所以水泵電機振動情況以電機下軸承Y方向振動數據做分析。從圖8可以看出2號和7號泵振動依舊超標，因2021年和2022年開泵次數不同，這里不做次數比較。

因2021年2號泵、7號泵振動過大，2022年2號和7號泵運行時間很短，樣本數據很少，故不再做電機下軸承Y方向警告或危險折線圖。2022年機組運行平均數據如圖9所示。各水泵振動情況相差依舊很大，2號泵和7號泵平均值分別超出了允許值34.2%和42.6%。

4.3" 2021—2022年水泵振動數據統計分析

統計了2021—2022年2年的水泵運行振動數據。在機組運行時進行振動測量，未運行時不檢測。測量數值小于10 μm的應是誤操作導致，這類數據不計入平均值計算內。圖10為2021與2022年全年電機下軸承Y方向振動圖比較，發現2號泵與7號泵振動數值有明顯提升，2號泵由144 μm提升至161 μm，7號泵由149 μm提升至171 μm。其余機組振動變化不明顯，與2021年數值基本相同。

5" 結論

2號泵和7號泵2021年振動較大，而且觀察折線圖有上升趨勢，在2022年振動持續增加，平均振動值增加了約20 μm。2年的時間使用點檢儀測量水泵電機軸承的振動，得出的數據能夠清晰體現出各個機組的振動情況。數據表明徑向中X方向振動較少，Y方向振動較大。使用該方法能夠改變觸摸或者觀測的不準確情況，能為今后水泵大修提供有力的數據支撐。

參考文獻：

[1] 姚猛，曹金山.蘆新河泵站水泵機組首次大修施工的思考[J].水利建設與管理，2015，35（1）：52-53，48.

[2] 席傲然，莫岳平，王玉杰，等.大中型立式水泵機組振動故障診斷技術研究[J].科技創新與應用，2022，12（4）：148-151，154.

[3] 張建茹.立式凝結水泵振動原因分析與減振方法研究[J].水泵技術，2014（5）：40-44，35.

[4] 劉勝保.中小型立式軸流泵常見故障及處理方法[J].河南科技，2014（7）：97.

作者簡介：畢富悅（1996-），男，助理工程師。研究方向為水泵和閘門運行。