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泵站机电设备故障诊断与改进策略

 论文栏目:故障诊断论文     更新时间:2019/1/10 15:44:53   

摘要:本文以景电工程为例,在总结泵站机电设备故障诊断方法的基础上,分析了泵站机电设备的常见故障,并提出了相应的改进措施,以供参考。

关键词:机电设备;检修;故障诊断;景电工程

1工程概况

景电工程地处甘肃中部地区,是跨省区、高扬程、多梯级、大流量的大Ⅱ型提灌工程,距离兰州市80km。景电工程整体由景电一期工程、二期工程以及二期延伸到民勤的调水工程三部分构成。设计流量28.6m3/s,加大流量33m3/s,工程设泵站43座,装机容量25.97万kw,最高扬程713m。共建有支、干、斗渠1391条2422km。灌溉区少雨、多旱、多风沙,地下水与地表径流十分缺乏,灌溉用水均从黄河中提取,形成总灌溉面积7.333万hm2。

2泵站机电设备故障诊断方法

泵站机电设备诊断故障的常用方式主要包括温度检测、铁谱诊断、振动检测等。温度检测通过测量机电设备的运行温度和环境温度,当温度发生异常时温度检测系统将发出警报,此刻维护检修人员将按照设备运行状况对设备进行诊断。铁谱诊断方法主要通过观测设备元器件的润滑程度以对机电设备的运行情况进行诊断,润滑油能使得泵站机电设备在高梯度和强磁场环境下维持良好的运行形态,按照所提取的铁屑密度制备光谱片,进而体现设备元件的磨损状况。振动检测主要利用振动频率扩大器以促使传感器振动信号被放大,接着监测振动的峰值情况,设备检修维护人员通过研究振动状况统计结果,可清楚掌握设备的能量转化状况。

3泵站机电设备故障分析

3.1叶轮偏心引起的振动分析

叶轮运转正常时应处于泵轴两支点的中心位置,叶轮偏离该位置时将引起两侧扭矩失衡而出现振动现象,从而极易引起设备故障。一般根据口环的轴向距离内外偏差来判断叶轮偏心情况,内外差若超过2mm时叶轮的偏向边将发生急剧振动,内外差超过5mm时泵站将不能安全运转。叶轮出现偏心现象一方面是由于检修引起的,在检修时通常将流道作为评判叶轮置中与否的根据,观测叶轮是否处于泵体流道的中心位置,若处于中心位置则表示叶轮为居中,然而在运行时因受泥沙冲刷、汽蚀等因素的影响,使得泵体的流道受到极大磨损,在进行涂护时因工艺较为粗糙,便会引起泵体流道出现偏差,从而造成叶轮偏离;另一方面是由于运行引起的叶轮偏转,运行时轴套出现松动等会引起泵体出现偏心,进而引发振动故障。

3.2轴承故障和原因分析

泵站设备中通常包含滚动和滑动两种轴承,滚动式轴承的主要故障表现为轴承过热、噪音较大、轴承振动和失效等。滚动轴承失效一方面是由于轴承不合格、质量较差,另一方面在长期运行中水流进入轴承内部造成锈蚀而致使间距变大。轴承出现发热状况的原因:装配过程不满足要求,有硬装和硬拆状况出现;轴承本体发生偏心,造成润滑油分布不均匀;轴向发生窜轴,加重了轴承的生锈与磨损,使内圈表皮发生脱落,滚珠和轴承架出现破坏、变形等。滑动式轴承的主要故障包括振动增大及升温较高等,引起滑动轴承发生振动的原因是轴瓦间隔较大,滑动式轴承升温较高的原因是润滑油质量较差对瓦面造成严重磨蚀,且间隔较小导致油环的转动性较差。此外,油环断裂和油位较低等也可引起轴瓦突然升温。

3.3泵腔进入杂物或空气引发故障

泵腔中进入杂物或空气是泵站设备在运行中的常见问题,通常会引发振动,从而导致出水量降低、定子电流下降等故障。空气流入泵腔后会引起严重汽蚀和振动,致使过流元件加速破坏,杂物进入泵腔后将夹到进水叶片内部或堵到进水叶片之前,致使泵站机电设备因泵体两侧进水量失衡而出现急剧振动。导致泵腔流进杂物或空气的原因:机组在低于最低水位条件下运转,拦污栅前池的杂物较多,填料受到严重损蚀等。

3.4机组不同心引起故障

泵站联轴器径向偏移与轴向间距超过许可范围时也会造成机组发生振动,进而造成机电设备元器件发生故障。引起联轴器出现不同心的因素:由进、出水两侧机电设备的更换引起;检修时在泵体转子被吊至泵腔之后,转子和水泵内部各个接合面(尤其是口环定位槽接触面)存在锈蚀,或泵腔内部存在杂物等,导致转子无法进入准确位置。

4故障改进策略分析

4.1叶轮偏心振动改进策略分析

新焊接叶轮应进行静平衡与动平衡测试,在将安装好的泵体转子吊进泵腔中时,应在泵体联轴器和电动机上进行同心检测,联轴器轴向间隙超过3mm、低于10mm,且径向偏移不超过1mm时为满足要求。在间隙不满足设计要求时,需对转子进行调节,并清除泵腔中转子所有接合面的杂物,然后对电动机的底脚楔块进行调节。口环轴向间隔也需满足要求,转子在吊入应处位置后,通过油标卡尺对叶轮的内外两侧口环轴向间隔进行检测,若两侧偏差不超过2mm,则表示安装合格;若两侧偏差超出2mm,则叶轮发生偏心,需重新调节。如果口环两边轴向间隔偏差为6mm,那么为了使两侧保持平衡将偏差各调节3mm。若外侧口环轴向间隔较大,则应通过压力器松开口环外侧的轴套螺母,保证轴套和轴套螺母的间隙为3mm,然后用千斤顶顶起外侧轴头使得泵轴朝内偏移3mm,此刻口环的内外轴向间隙趋于零偏差,即实现找正。

4.2滚动和滑动式轴承的故障改进策略

滚动式轴承应通过加热机械油进行装配,之后应对滚动式轴承间隙以及珠架、滚珠进行检测,同时轴承涂抹润滑油需适度,不可超出容积的2/3,并且要防止轴向窜轴的发生除去轴向力。对于滑动式轴承应及时修复严重磨蚀的轴承瓦面,并调节好轴瓦间隙,确保其处于1.5/1000~2/1000轴径范围内;控制好填料漏水情况,避免水流进轴承体内和油池中,转子吊入时应避免油环受压或受拉而出现形变,在运行中应实时做好轴承的温度监控。当出现轴套松动问题时,应在泵站大修中选用适宜的轴套螺母拧紧,并通过专人监测,降低机组的倒转时间和回数,减少机组在运行中的振动问题。

4.3泵腔中进入杂物或空气引起故障的改进策略

应保证泵站运转处于较高设计水位下,以降低通过进水口流入泵腔中的空气量,并及时进行填料确保填料函漏水满足设计要求,以防止空气通过填料函而进到泵腔中,机组正常停运大于24h时开机之前应进行排气。要对泵体受到严重汽蚀的部件进行防护,并清除拦污栅及前池处的杂物。杂物或空气流入运行中的泵站时需停机将出水阀启动约5°并倒转约30s,之后闭合出水阀,在泵站停止运转后,再启运机组若不出现振动且定子电流正常,则表明已经排出了泵腔中的杂物或空气。沙含量大于10%~15%时则尽可能不开机,在水质满足要求后再重新启动机组。

4.4机组不同心故障改进策略

首先,要进行电机调节即利用移动式电动机来实现找正。其次,在替换与更新进出阀时需借助焊接工艺,先紧固焊接位置的前、后法兰螺栓,对正焊口开展焊接工作;检修过程中应对泵盖和泵体、泵体和口环接合面处通过角磨机、沙纸、煤油、灰刀等进行清洁。对联轴器造成的偏心振动,应检查其弹性胶圈是否合格,并定期做好检测工作,对于变形、老化、严重磨损的要及时替换。此外,还要校正联轴器偏心情况,并及时处理。

作者:张建伟 单位:甘肃省景泰川电力提灌管理

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