江濤，張莉

（新疆鄯善吐哈油田溫米采油廠設備自動化室，新疆 鄯善 838202）

0 引言

注水泵是油田的主力設備，用于向地下注水以保持地層壓力，從而提高油氣采收率。該類泵的特點是：壓力高，數(shù)量多，便于維護，但維護工作量大。目前吐哈油田溫米采油廠有各類注水泵55 臺，其中大多數(shù)注水泵都運行10a 以上，動力性能有所下降，正處于事故的高發(fā)期。保障注水泵的平穩(wěn)運行，提前預知可能出現(xiàn)的故障是擺在我們設備管理人員面前一個亟待解決的問題。

1 注水泵性能參數(shù)

表1 注水泵參數(shù)表

注水泵性能參數(shù)如表1 所示。

2 測點的布置

根據(jù)五缸注水泵的結(jié)構(gòu)特點，我們選定了5 個測點來評價泵體的振動速度和振動加速度指標。其中點1位于驅(qū)動電機皮帶輪端，點2 位于電機風扇端，點3 位于泵大皮帶輪端，點4 位于泵體中部，和中間軸承在一條水平線上，點5 位于泵體后端。這5 個測點都位于滾動軸承垂直或者水平直線上，離傳感器位置最近，可以準確采集泵體的振動信號且信號損失最小；不僅能評價泵體振動指標，而且可以評價電機的振動指標。

圖1 注水泵測點布置圖

3 各點的故障頻率計算

3.1 轉(zhuǎn)頻計算

電機n=990 r/min 時，電機轉(zhuǎn)速頻率f=990/60=16.5 Hz。泵的轉(zhuǎn)速n=260 r/min 時，泵轉(zhuǎn)速頻率f=260/60=4.33 Hz，曲軸振動頻率f=4.33×5=21.65 Hz。

3.2 曲軸箱軸承頻率計算

電機前端蓋軸承型號為N330E，后端蓋軸承型號為6328E，泵體兩端軸承型號為3210，中間軸承型號為7032172H。

內(nèi)環(huán)有剝落時，軸承故障頻率為

外環(huán)有剝落時，軸承故障頻率為

滾動體剝落時，軸承故障頻率為

保持架故障頻率f=0.5f0D（D-dcosα）。

式中，f0為軸承轉(zhuǎn)速頻率，Z為滾珠個數(shù)，d為滾珠直徑，D為軸承滾道節(jié)徑，α為接觸角。

計算結(jié)果見表2。

表2 曲軸箱軸承故障頻率表 Hz

4 實例分析

2013 年7 月采用西馬力1910 振動頻譜分析儀對聯(lián)合站8#注水泵進行了動態(tài)監(jiān)測，測試數(shù)據(jù)見表3，譜圖見圖2 和圖3。根據(jù)檢測結(jié)果可知：泵體垂直方向振動速度值超標，達到9.07 mm/s；而泵體測點3、4、5 的振動加速度值均超過標準值（0.71 m/s2）；空載時泵體的各項振動指標都正常。加載后測點3、4、5 點的振動加速度值全部超標，而振動加速度值是高頻信號是考核軸承是否完好的重要參數(shù)。初步判斷可能是動力箱內(nèi)一個軸承損壞。

表3 各測點數(shù)據(jù)表

圖2 第4 測點加速度頻譜

圖3 第4 測點振動速度頻譜

滾動軸承的振動一般分為：隨機振動，受機器的各種振動激勵而產(chǎn)生的諧振，滾動體具有缺陷后的故障振動。振動特征包括軸向振動和徑向振動，為排除動平衡故障產(chǎn)生的徑向振動干擾，可側(cè)重分析其軸向振動值。

當振動頻譜中出現(xiàn)某一故障頻率時，即可判知故障原因。根據(jù)實測頻譜可知，軸承的故障頻率為57.5 Hz。

根據(jù)第4 測點的速度頻譜和加速度頻譜可知道軸承的故障頻率為57.5Hz 和計算的中間軸承外圈故障頻率57.59Hz 基本一致，所以可以判定是中間軸承故障。

檢查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)動力箱中間軸承外環(huán)有剝落現(xiàn)象，更換軸承后，振動值處于正常。

5 結(jié)語

應用頻譜分析的方法對機泵實施狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，在設備維修中值得推廣。此方法不僅做到診斷正確，并能準確地判斷故障的類型、性質(zhì)、部位和劣化程度，保障設備安全運行，并節(jié)省大量人力、物力。

［1］李葆文.機電設備診斷原理與技術(shù)［M］.廣州：華南理工大學出版社，1996.

［2］祁撲生.設備診斷工程［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1997.