CZY型船用自吸離心式油泵振動檢測技術(shù)

檢測原理
振動檢測的核心在于通過分析泵組的機(jī)械振動信號，評估其運(yùn)行狀態(tài)。其科學(xué)依據(jù)是：任何旋轉(zhuǎn)機(jī)械在運(yùn)行中都會產(chǎn)生特征振動，當(dāng)內(nèi)部狀態(tài)（如平衡、對中、軸承、齒輪嚙合、氣蝕等）發(fā)生變化時(shí)，其振動信號的幅值、頻率和相位等特征參量將發(fā)生相應(yīng)改變。

• 時(shí)域分析原理：直接測量振動位移、速度或加速度隨時(shí)間變化的波形。峰值、均方根值（RMS）等參數(shù)可直觀反映振動的總體能量和沖擊強(qiáng)度，用于初步判斷設(shè)備狀態(tài)劣化程度。

• 頻域分析原理：基于快速傅里葉變換（FFT），將時(shí)域振動信號分解為不同頻率成分的集合。各機(jī)械部件（如轉(zhuǎn)子、軸承、齒輪）有其特定的故障特征頻率。通過識別頻譜中異常的特征頻率及其諧波，可定位故障源。

• 包絡(luò)解調(diào)原理：針對由沖擊引起的、被高頻共振所調(diào)制的振動信號（如軸承、齒輪早期故障）。該技術(shù)通過解調(diào)分離出低頻的沖擊脈沖序列，從而在強(qiáng)背景噪聲下有效提取早期微弱故障特征。

檢測項(xiàng)目
檢測項(xiàng)目系統(tǒng)分為整體狀態(tài)監(jiān)測與專項(xiàng)故障診斷兩類。

1. 整體振動水平監(jiān)測：

   • 振動強(qiáng)度：測量軸承座或機(jī)殼關(guān)鍵點(diǎn)三個(gè)方向（水平、垂直、軸向）的振動速度有效值或位移峰值，是評估設(shè)備整體運(yùn)行平穩(wěn)性的基本指標(biāo)。

   • 振動烈度：對多個(gè)測點(diǎn)、多個(gè)方向的振動速度有效值進(jìn)行綜合評估的單一數(shù)值，用于泵組振動的總體評級。

2. 專項(xiàng)故障診斷項(xiàng)目：

   • 轉(zhuǎn)子不平衡：分析頻譜中與轉(zhuǎn)速同步的1倍頻（1X）分量是否顯著主導(dǎo)。

   • 軸不對中：分析頻譜中較高的2倍頻（2X）分量，并結(jié)合軸向振動水平進(jìn)行判斷。

   • 滾動軸承故障：分析頻譜中軸承各元件（內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架）的特征頻率及其諧波，并應(yīng)用包絡(luò)譜分析。

   • 機(jī)械松動：分析頻譜中是否存在豐富的高次諧波（2X, 3X...）和分?jǐn)?shù)諧波（1/2X, 1/3X...）。

   • 氣蝕監(jiān)測：監(jiān)測高頻振動加速度（或聲發(fā)射信號）的均方根值或峰值隨泵工況（如進(jìn)口壓力）的變化，氣蝕發(fā)生時(shí)該值會急劇增大。

   • 自吸系統(tǒng)狀態(tài)：在自吸過程中監(jiān)測振動變化，判斷自吸性能是否正常。

檢測范圍
CZY型泵的振動檢測貫穿其全生命周期，覆蓋以下領(lǐng)域：

• 船舶航運(yùn)業(yè)：用于主、輔機(jī)燃油供給系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、貨油泵艙輸送系統(tǒng)等。需滿足船級社規(guī)范，確保在復(fù)雜海況下的長期可靠運(yùn)行。

• 港口碼頭：用于燃油加注、油品裝卸與轉(zhuǎn)駁。檢測需考慮岸基電源波動、頻繁啟停等工況。

• 海洋工程：用于海上平臺燃油系統(tǒng)、鉆井液輸送等。環(huán)境惡劣，檢測標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)苛。

• 石油化工：雖非船用，但同類型泵可用于廠區(qū)內(nèi)輕質(zhì)油品的輸送，檢測需符合石化行業(yè)的安全防爆要求。

• 制造與維修廠：在泵的出廠試驗(yàn)、大修后的性能驗(yàn)證中，振動是核心驗(yàn)收指標(biāo)。

檢測標(biāo)準(zhǔn)
國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對船用泵振動限值的規(guī)定存在差異。

• 標(biāo)準(zhǔn)：

  • ISO 10816-3：《機(jī)械振動 在非旋轉(zhuǎn)部件上測量和評價(jià)機(jī)器振動》。該系列標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)設(shè)備功率和支承剛度分類，規(guī)定了不同振動速度區(qū)域的評價(jià)準(zhǔn)則（從A級良好到D級危險(xiǎn)），是通用的評價(jià)體系。

  • ISO 13373-1：《狀態(tài)監(jiān)測與診斷 振動狀態(tài)監(jiān)測》。側(cè)重于振動診斷的流程和方法。

  • 各船級社規(guī)范：如DNV GL、ABS、LR等均有對船用泵振動的補(bǔ)充要求，通常基于或引用ISO標(biāo)準(zhǔn)。

• 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)：

  • GB/T 29531-2013《泵的振動測量與評價(jià)方法》：等效采用ISO 10816系列標(biāo)準(zhǔn)，是我國泵振動評價(jià)的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)。

  • CB/T 3482《船用泵振動噪聲測量方法》：針對船用泵的特殊安裝和使用環(huán)境，對測點(diǎn)布置、測量工況等作出了更具體的規(guī)定。

• 對比分析：國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)已與主流標(biāo)準(zhǔn)接軌，核心限值趨于一致。主要差異在于船級社規(guī)范會結(jié)合船舶實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對特定類型的泵（如深井泵、潛液泵）或特定安裝位置（如彈性安裝）有更細(xì)致的規(guī)定。執(zhí)行檢測時(shí)，應(yīng)優(yōu)先遵循合同或規(guī)范指定的船級社要求。

檢測方法

1. 測點(diǎn)布置：在泵的驅(qū)動端和非驅(qū)動端的軸承座或靠近軸承的機(jī)殼上，分別布置水平（H）、垂直（V）和軸向（A）測點(diǎn)。測點(diǎn)應(yīng)牢固、清潔，保證信號傳遞路徑的連續(xù)性。

2. 測量參數(shù)選擇：

   • 常規(guī)監(jiān)測：優(yōu)先選用振動速度有效值（mm/s），因其能較好地反映振動能量。

   • 高頻沖擊故障（如軸承、氣蝕）：選用振動加速度（m/s²）并進(jìn)行包絡(luò)處理。

   • 低轉(zhuǎn)速、大變形分析：可選用位移峰值（μm）。

3. 測量工況：必須在泵的額定工況或約定的穩(wěn)定工況下進(jìn)行測量。記錄泵的轉(zhuǎn)速、流量、進(jìn)出口壓力等關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)。

4. 操作流程：開機(jī)→穩(wěn)定運(yùn)行→依次測量各測點(diǎn)→記錄數(shù)據(jù)（時(shí)域波形、頻譜、總體值）→分析判斷。對于趨勢監(jiān)測，應(yīng)固定測點(diǎn)、參數(shù)和工況進(jìn)行周期性測量。

檢測儀器

1. 便攜式振動分析儀：集傳感器、數(shù)據(jù)采集和分析軟件于一體。具備FFT頻譜、包絡(luò)解調(diào)、波形顯示等功能，適用于現(xiàn)場定期檢測和故障診斷。技術(shù)特點(diǎn)在于便攜、功能全面、內(nèi)置評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2. 在線振動監(jiān)測系統(tǒng)：由固定安裝的振動傳感器、數(shù)據(jù)采集站和上位機(jī)軟件組成?？蓪?shí)現(xiàn)對關(guān)鍵泵組的連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測和報(bào)警。技術(shù)特點(diǎn)在于自動化程度高、能捕捉瞬時(shí)故障、支持遠(yuǎn)程診斷。

3. 振動傳感器：

   • 壓電式加速度傳感器：常用，頻率范圍寬，體積小，適用于大多數(shù)中高頻振動測量。

   • 磁電式速度傳感器：適用于中低頻測量，但體積較大，對安裝方式敏感。

   • 渦流位移傳感器：用于非接觸測量軸頸的相對振動，主要用于大型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。

結(jié)果分析

1. 評判標(biāo)準(zhǔn)對照法：將測得的振動速度有效值與GB/T 29531或ISO 10816-3中相應(yīng)的限值表進(jìn)行對照，確定設(shè)備處于A（新設(shè)備良好狀態(tài)）、B（允許長期運(yùn)行）、C（需加強(qiáng)監(jiān)測）、D（危險(xiǎn)需停機(jī)）哪個(gè)區(qū)域。

2. 趨勢分析法：繪制同一測點(diǎn)振動值隨時(shí)間變化的趨勢圖。若振動值緩慢平穩(wěn)增長，通常預(yù)示正常磨損；若出現(xiàn)急劇爬升或突變，則表明突發(fā)性故障。

3. 頻譜分析法：

   • 1X分量大：優(yōu)先懷疑轉(zhuǎn)子不平衡或初始彎曲。

   • 2X分量突出，且軸向振動大：優(yōu)先懷疑不對中。

   • 出現(xiàn)軸承特征頻率：對應(yīng)元件出現(xiàn)點(diǎn)蝕、剝落等損傷。

   • 出現(xiàn)葉片通過頻率及其諧波：可能與葉輪和蝸殼/導(dǎo)葉的相互作用有關(guān)。

   • 存在大量高次諧波：可能存在機(jī)械松動或摩擦。

4. 包絡(luò)譜分析：成功解調(diào)出軸承故障特征頻率是判斷軸承早期損傷的直接證據(jù)。

5. 綜合診斷：結(jié)合振動數(shù)據(jù)分析、設(shè)備運(yùn)行歷史、維修記錄以及聲音、溫度等多維度信息，進(jìn)行交叉驗(yàn)證，終得出精確的診斷結(jié)論和維護(hù)建議。