針對某泵站立式混流泵機組異常振動現(xiàn)象，采用低頻振動傳感器和電渦流傳感器，分別測試開機過程和正常運行時水泵機組下機架、泵蓋、外筒體振動以及主軸擺度�；�于希爾伯特-黃變換進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)處理，獲得了測試信號位移峰峰值，通過提取穩(wěn)定運行時的振動信號特征向量，對故障類型進(jìn)行識別；在此基礎(chǔ)上，通過分析開機過程信號時頻變化情況，尋找誘發(fā)機組異常振動的故障原因.現(xiàn)場振動測試分析結(jié)果表明：穩(wěn)定運行時機組振動頻率主要集中在轉(zhuǎn)頻附近，且主軸軸心軌跡成橢圓形，可診斷其故障類型屬于轉(zhuǎn)子不平衡；在開機過程中，主軸的軸心軌跡紊亂，開機瞬間機組的振動值為正常運行時振動值的47.3倍，據(jù)此可判斷出在此刻機組內(nèi)部產(chǎn)生了強大的沖擊力，進(jìn)而引起轉(zhuǎn)子不平衡運轉(zhuǎn).采用希爾伯特-黃變換法能夠準(zhǔn)確獲取水泵振動信號的時頻特征，尤其對分析處理高度非線性的被測信號具有很強的優(yōu)勢，而開展開機過程中的振動測試研究，也為水泵故障診斷分析方法開辟了一條新途徑.

　　在旋轉(zhuǎn)機械中，振動信號蘊含著豐富的運行狀態(tài)信息，是狀態(tài)評估及故障分析的重要基礎(chǔ).水泵機組運行中總存在著不同程度的振動，當(dāng)振動超過一定限度時，就會對設(shè)備造成不同程度的危害，長期的異常振動不僅降低水泵效率，而且縮短了機組零部件的使用壽命，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致機組被迫停機.

　　目前關(guān)于水力機械振動及故障診斷的研究，或利用數(shù)值模擬方法進(jìn)行仿真，或基于信號處理方法進(jìn)行振動分析、識別及故障診斷.如：孔繁余等基于ANSYS軟件對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)施加靜力載荷，從而分析轉(zhuǎn)子諧響應(yīng)和瞬態(tài)動力學(xué)等特性.趙鵬則針對水泵的機械故障信號比較了希爾伯特-黃變換(Hilbert-Huangtransform，HHT)、第二代小波包變換等方法在信號處理上的優(yōu)劣，利用徑向基函數(shù)(radial-basisfunction，RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了故障診斷模型研究.楊志榮提出了基于Racah矩的水電機組軸心軌跡識別方法，并利用多Agent理論構(gòu)建了故障診斷模型.然而振動測試較少涉及水力機械的開、停機過程，缺乏系統(tǒng)的試驗驗證，同時由于故障信息量不足，診斷結(jié)果較籠統(tǒng).因此，全面系統(tǒng)的測試水泵運行狀態(tài)，不僅對深入研究水泵振動機理，分析機組振動誘因，具有重要的理論意義，同時對泵站的設(shè)備維護(hù)、優(yōu)化運行及技術(shù)改造也具有重要的實用價值.文中分別測試某泵站立式混流泵機組開機過程和正常運行時，異常振動，通過信號處理進(jìn)行故障診斷.

1、試驗對象及方法

　　廣東某泵站安裝了8臺2600HTEXJ型立式液壓全調(diào)節(jié)抽芯混流泵，分別配套同步/異步電動機各4臺，具體參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速為同步250r/min；異步245r/min；單泵設(shè)計流量15m3/s；水泵最高揚程27.6m；設(shè)計揚程26.6m；最低揚程22.3m；葉片調(diào)節(jié)范圍-9°～+2°.

　　由于引水明渠取自形狀不規(guī)則的人工渠，前池入口彎道河段，來流多次轉(zhuǎn)向引起泵站前池及進(jìn)水池的流態(tài)紊亂，為此采用布置多排整流三角墩的方案進(jìn)行了前池改造從而基本上改善了進(jìn)水池水流不均勻?qū)λ�泵振動的影�?由于運行中仍存在數(shù)臺機組振動較劇烈的現(xiàn)象，選取有代表性的7#機組進(jìn)行現(xiàn)場實測.測點布置如圖1和表1所示，對不同葉片角度(-9°～+2°)下機組正常運行工況和葉片角度為0°時的開機過程進(jìn)行測量.

圖1 測點布置位置

表1 測點位置及方向

　　依據(jù)水力機械典型故障振動頻譜研究成果，該機組有效振動信號頻率在1～500Hz，既包括低頻信號，又包括中頻信號，因此選用頻響0.5～1000Hz的電磁式振動傳感器和頻響0～10kHz的電渦流擺度傳感器分別測量非旋轉(zhuǎn)部件振動和主軸擺度.

結(jié)論

　　1)采用HHT方法分析立式混流泵振動測試數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確的獲得振動信號的時頻特性，尤其適用于機組啟動過程瞬時頻率分析，為機組振動原因深入分析奠定了基礎(chǔ).

　　2)立式混流泵振動測試結(jié)果分析表明，開機所產(chǎn)生的強大沖擊力導(dǎo)致主軸明顯偏移，機組穩(wěn)定運行后此偏移量雖有所減小，但始終存在，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不平衡運轉(zhuǎn)，進(jìn)而誘發(fā)機組振動.

　　3)立式混流泵穩(wěn)定運行時的振動信號分析，只能粗略診斷故障類型屬于轉(zhuǎn)子不平衡運轉(zhuǎn)；開展機組開機振動測試研究，能夠進(jìn)一步明確振動誘因，為機組運行維護(hù)和技術(shù)改造提供依據(jù)，不失為水泵故障診斷分析方法的一條新途徑.