浅谈泵站调试运行阶段机组振动原因分析及处理方法

浅谈泵站调试运行阶段机组振动原因分析及处理方法

何明

何明

中山市机电排灌管理总站广东中山528400

摘要:泵站调试运行阶段，机组设备会出现形形式式故障，其中包括电机超负荷、水泵出水量少或不出水、水泵运转时有杂音或振动等情况。机组是泵站工程的核心部分，机组的运行情况直接影响泵站效益发挥，本文从泵站调试阶段水泵运行时机组振动的原因分析，及处理方法，针对个别工程出现的问题，关注泵站工程建设中机组设备的制造质量、安装精度、调试配合，保障机组设备正常平稳运行，发挥泵站效益。

关键词：故障分析；机组振动；处理方法

泵站土建工程基本完工，设备安装完毕，供电线路、消防系统已齐备到位，水工建筑物通过分部工程验收，进水池、出水池满足试运行要求，进行机组设备运行调试。

一、A工程情况、故障及分析处理情况

（一）工程情况：A泵站规模为中型，采用两台1600ZLQ8.3-4.5轴流泵，配套TL630-20/2150电机，设计流量为16.5m3/s；水闸一孔，净宽6m，设计流量为36.3m3/s。

（二）故障情况：经过50个小时试运行，2号水泵机组噪音及振动较大，1号水泵机组情况较好。在11月冬季检查中，发现机组叶片有偏磨损情况，经拆开水泵检查，两台水泵主轴轴套位置有不同程度偏磨损，测量得到1号机组泵轴磨损2mm，2号机组磨损4mm。

（三）故障分析：水泵机组振动主要有两方面，一是机械方面原因，二是水力方面原因。出现叶片偏磨损、主轴偏磨情况主要原因是水泵叶轮不平衡或者安装偏心、水流态情况不稳定。经过建设、监理、厂家、施工、质量监督等单位代表现场检查安装记录，对两台机组主轴摆度（位移）进行现场检测，各部位双幅摆度值最大允许值及相对摆度值满足《泵站安装及验收规范》的规定要求，经过第三方检测，盘车数据满足规范要求，初步排除安装精度的原因。从机组运行流态考虑原因，运行的流态影响机组振动情况应该造成水泵叶片均匀磨损，流态情况应该是有变化的过程，但是现场两台机组开始运行就产生振动，振动状态保持，机组产生磨损程度相差较大，初步判断是泵轴或叶轮平衡有问题，且差异较大。

（四）结论：经各方技术专家分析，水泵叶轮的静平衡精度不够。会议商议安排水泵解体返厂维修，进行泵轴同心度校正，去除泵轴轴套，重新包焊不锈钢轴套，转轮按照国家标准重新校正静平衡。

（五）处理情况：经过泵轴同心度校正，更换轴套，转轮校正静平衡，水泵设备现场安装后盘车数据满足不了规范要求，经过第三方检测，水泵主轴存在弯曲情况，经过第二次返厂处理，修复主轴，把原水泵设备赛龙轴承更换为橡胶轴承，下轴承增加止水环，防止杂质进入轴套，经过改造水泵机组顺利安装调试运行，经过汛期调试运行，冬季检修对叶片及主轴进行复查，主轴及叶片没有发生磨损情况，达到使用要求。

二、B工程情况、故障及分析处理情况

（一）工程情况：B泵站规模为中型，采用三台1400ZLB（K）6.7-2轴流泵，配套TL280-20/1430电机，设计流量为20m3/s；水闸两孔，净宽2×8m，设计流量为54m3/s。

（二）故障情况：水泵（1#）开机平顺，运行1.5分钟，开始出现断续轰隆响声，此时机组没有明显振动，运行2.5分钟左右，响声加剧并持续，水泵机组出现强烈振动，水泵联轴层密封填料位置冒水，机组停机；2#，3#机组情况类似，只是出现异响和振动的时间延后1分多钟。通过水闸联合控制，改变内外水位差及调整运行水位再进行试验，机组运行情况大致相同。

（三）故障分析：从运行试验现场确定机组振动振源来自水泵，水泵机组振动主要有两方面，一是机械方面原因，二是水力方面原因。

1.机械方面：（1）设备机组质量问题；（2）安装精度问题。设备制造原因，叶轮平衡性不好、主轴弯曲等情况均可能引起机组振动。经过调查工厂加工检验记录，发现水泵主轴和叶轮平衡项目，符合设计要求及相关规范，初步判定机组制造质量方面满足要求。安装精度问题，经过建设、监理、厂家、施工、质量监督等单位代表现场检查安装记录，对三台机组主轴摆度（位移）进行现场检测。检测各部位双幅摆度值最大允许值及相对摆度值满足的规范要求，经过第三方检测，盘车数据满足要求，初步排除安装精度的原因。

2.水力方面导致水泵振动原因：（1）进水池内产生偏流、旋涡、喇叭口淹没深度不足引起；（2）气蚀引起；（3）混入异物使叶片流道堵塞引起；（4）流量过大或过小的运行状态引起。分析现场运行情况，淹没深度不足及混入异物使叶片流道堵塞的原因，泵站进水池偏流、旋涡、气蚀及流量过大等情况单一或组合影响水泵机组运行，使水泵产生振动。水流集中从流道入口一侧进入水泵喇叭口，进口断面流速分布不均匀，经过短时运行后，叶轮中心线到后墙之间的大范围形成滞水区，产生大量漩涡并被吸入泵壳。这种状态下水泵内流态极差，流速与水压分布不均匀，对水泵造成振动。

下图为泵站机组安装及流道的数据

图2.1图2.2

（四）结论：经各方技术专家分析,水泵安装过高，出现侧向进水情况，喇叭口后墙距过大，使水泵靠近后墙位置出现滞流区，泵站的进水流态不好，影响机组的运行稳定，引起机组振动。会议商议在1号机组水泵设置进水导流锥，改善水泵的进水流态，观察机组的运行情况，再作其他方案调整。

（五）处理情况：1号机组经过增设导流锥，出现振动的时间（35-40分钟）明显加长，机组振动情况与整改前相同，最终确定机组是流态问题引起故障。对全部机组增设导流锥，增加后墙蜗壳结构，改善机组流态后，运行平稳，机组调试完成，达到使用要求。

三、C工程情况、故障及分析处理情况

（一）工程情况：C工程为小型工程，采用三台32ZLB-100轴流泵，配套80KW电机，设计流量为3.6m3/s。

（三）故障情况：机组启动后，水泵及电机晃动，厂房地面有振感，三台机组情况相似。

（三）故障分析：从运行试验现场确定机组振动是水泵与电机连接位置、水泵座地脚螺栓、电机座地脚螺栓处，水泵机组振动主要有两方面，一是机械方面原因，二是水力方面原因。

1.机械方面：（1）设备机组质量问题；（2）安装精度问题。设备制造原因，叶轮平衡性不好，主轴弯曲等情况均可能引起机组震动。经过调查工厂加工检验记录，发现水泵主轴和叶轮平衡项目，符合设计要求及相关规范，初步判定机组制造质量方面满足要求。安装精度问题，经过建设、监理、厂家、施工、质量监督等单位代表现场检查，施工单位没有安装的记录，经过第三方检测，泵轴与电机轴的同心度、水泵及电机基座螺栓充填不严实，确定安装的原因。

（四）结论：经各方技术专家分析,机组安装不符合规范要求，导致机组振动。

（五）处理情况：重新调平机组轴向的同心度，加固地脚螺栓，经过第三方检测，安装符合要求，机组调试完成，达到使用要求。

四、总结

（一）机组调试过程会出现各种情况，要现场调试、观察、检测，分析故障原因，进行具体分析处理。

（二）市水务局从各个环节的源头抓好泵站建设。设计阶段，要求设计院进行设备及流道比选，筛选优良方案；设备生产阶段，制定《大中型泵站工程水泵、电动机产品出厂联合检查工作指引》，设想引入设备监造工程师，在设备生产监督设备生产质量；安装阶段，引入第三方检测，对设备安装进行飞行检测，保证安装质量；调试运行阶段，加强各现场数据收集，便于分析运行状况。

（三）根据大中型泵站运行情况，量身定制运行管理规程及操作规程，规范管理人员操作守则。

（四）本文主要是以建设管理的角度，对泵站工程发生的机组震动问题提供分析思路和处理方案，所用的原理、依据、公式均出自参考文献。