浅谈振动对钻井设备影响

摘要：根据设备振动产生的原因以及对设备造成的结果，对钻井设备的振动对其的影响进行了分析，介 绍了利用振动信号对设备故障进行诊断的方法，并提出了减少振动的办法，指出了设备振动检测的积极的 现实意义。

关键词：振动 设备正文

钻井设备在运行过程中产生的振动是由各种原因造成的，同时振动又能对运行设备产生各种各样的影 响。振动是旋转类机械常见的故障，对钻井设备安全运行危害较大，是影响旋转机械安全运行的重要因素 ，振动同时也是这些旋转机械的“体温计”，直接反映了设备安全稳定运行状况。

一、振动产生的原因

1.构造缺陷

包括设备的轴、轴承及安装在轴上的旋转机件，相应的驱动装置如电机、柴油机、泥浆 泵、转盘等。其中任何一种或几种因素组合都可导致振源的产生，如轴振动、转子不平衡、驱动轴不同心 、轴承缺陷及轴上其他部件松动等。

2.制造误差

由于加工制造过程中造成的设备缺陷，致使设备重心与其旋转中心不重合，导致设备旋 转过程中产生离心力，进而设备出现振源。

3.安装问题

相邻的设备或设备自身安装的底座基础不达标及各连接的机件旋转中心之间出现较大的 误差，导致设备在运行中产生振动。

4.机械损伤

设备因疲劳或撞击造成的局部损伤，如出现凹坑等，旋转机件运动时发生轻微撞击进而 造成设备的振动。

二、振动对设备造成的结果

1.运行轨迹

当设备振动幅度超过一定值时，设备的运行轨迹会与设计运行路线产生较大偏差，进而 影响设备运行，比如对机械加工设备，使设备的加工精度下降，成品率降低。

2.疲劳破坏

由于振动的势能不断地对设备产生作用力，而其作用力又不至于使设备直接损坏报废， 经年累月的作用使设备产生疲劳破坏。

3.密封

同上述原因，设备的振动势能产生的作用力，会造成设备密封部位首先产生影响，而使设 备密封性能下降，使设备出现渗漏现象。

4.结构损伤

如果设备的振动势能足够大，比如出现共振现象，则可能直接使设备出现部件直接破坏 的现象，比如桥梁等如出现共振，则可 直接导致其断裂。

三、振动的检测和故障诊断

振动诊断技术是机械故障诊断中常用的一种技术，因为设备的振动信号中包含着丰富的故障信息。

在具体的振动参量的选择上，一般认为低频（10Hz）时的振动强度与振动位移成正比，中频时（10～1kHz） 的振动强度与振动速度成正比，高频（1kHz）时的振动强度与振动加速度成正比。

在实际检测中，根据设备振动的频率，我们选取合适的振动参量（如位移、速度或加速度），即可得到该 设备的振动时域频谱图。

这是根据时域图谱，我们就可以简单地对该设备的运行情况做一个判断，如果选取的振动参量超出了我们 的规定值，即可判定该设备必须进行维护检修。但是，我们要对该设备具体是因为什么故障原因导致的振 动超标缺不能这样简单地就得出结论，必须对得到的时域图进行进一步的分析，具体的分析方法很多比如 常用的频谱分析法、峰峰值、峭度值等分析方法，可以相应对照各种设备故障特征频谱进行精密分析判断 ，具体得出造成设备振动的故障原因，指导设备的维护检修工作。

四、减少振动的方法

减少振动的方法主要分为主动减振和被动减振两种方法。

1.被动减振就是在设备安装使用过程中，严格按照设备的技术要求对设备进行维护保养，设备各部位的 安装、连接、、旋转中心的对中等都要达到技术标准的要求，以减少甚至避免振动的发生。

2.主动减振就是对于无法避免的振动就要采取一些减振方法，减少振动的能量，避免对设备造成破坏， 常用的办法是增大系统阻尼或用动力吸振器来减少振动响应。采用粘弹性阻尼材料具有很高的能量损耗，当振动传到阻尼材料时，在材料内部产生拉伸、弯曲、剪切等变形，从而消耗大量的振动能量，使振动衰 减。采用阻尼技术减振的主要优点是不必改变原结构，不需增加辅助设备，不需要外部能源，占用有效空 间少，是一种很有前途的减振降噪措施

五、结束语

总之，对钻井施工中常用的转动机械来说，微小的振动是不可避免的，振动幅度不超过规定标准的属正常 振动。这里所说的振动，系指机组转动中振幅比原有水平增大，特别是增大到超过允许标准的振动，也就 是异常振动。任何一种异常振动都潜伏着设备损坏的危险。比如轴系质量失去平衡（掉叶片、大轴弯曲、 轴系中心变化）、动静磨擦、膨胀受阻、轴承磨损或轴承座松动，以及电磁力不平衡等等都会表面在振动 增大，甚至强烈振动。而强烈振又会导致机组其他零部件松动甚至损坏，加剧动静部分摩擦，形成恶性循 环，加剧设备损坏程度。因此，新安装或检修后的机组，必须经过试运行，测试各轴承振动及各轴承处轴 振在合格标准以下，方可将机组投入运行。振动超标的则必须查找原因，采取措施将振动降到合格范围内 ，才能移交生产或投入正常运行。多年来，不少机组因振动大而拖延了投产期和检修期。对生产运行来说 ，接收了振动符合标准的机组以后，还必须加强振动监督，对振动监测做到制度化、经常化，必须在机组 振动突然增大达到规程规定值时，及时果断地将机组停运，防止扩大损坏，或对振动虽然增大，但尚未达 到规程规定紧急停机数值的异常及时对比分析，查找原因，并采取措施防止设备损坏事故的发生。

参考文献

[1]裴俊峰.杨其俊.-机械故障诊断技术.石油大学出版社.