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。基于希爾伯特-黃變換進行試驗數(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，嚴重時甚至導致機組被迫停機.

　　目前關(guān)于水力機械振動及故障診斷的研究，或利用數(shù)值模擬方法進行仿真，或基于信號處理方法進行振動分析、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)子諧響應和瞬態(tài)動力學等特性.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、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行了前池改造從而基本上改善了進水池水流不均勻?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，導致轉(zhuǎn)子不平衡運轉(zhuǎn)，進而誘發(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，能夠進一步明確振動誘因，為機組運行維護和技術(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.