機(jī)械故障診斷案例分析

1、0400圖1-8測(cè)點(diǎn)振值較小時(shí)的波形與頻譜六、診斷實(shí)例例1:圓筒瓦油膜振蕩故障的診斷某氣體壓縮機(jī)運(yùn)行期間，狀態(tài)一直不穩(wěn)定，大部分時(shí)間振值較小，但蒸汽透平時(shí)常有短時(shí)強(qiáng)振發(fā)生，有時(shí)透平前后兩端測(cè)點(diǎn)在一周內(nèi)發(fā)生了20余次振動(dòng)報(bào)警現(xiàn)象，時(shí)間長(zhǎng)者達(dá)半小時(shí)，短者僅 1min左右。圖1-7是透平1 #軸承的頻譜趨勢(shì)，圖 1-8、圖1-9 分別是該測(cè)點(diǎn)振值較小時(shí)和強(qiáng)振時(shí)的時(shí)域波形和頻譜圖。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)透平振動(dòng)具有如下特點(diǎn)。A# i 皿一 1 AA,Jlk雖卜JIAA41斗 0080D1300160020W圖1-7 1*軸承的測(cè)點(diǎn)頻譜變化趨勢(shì)I!耐I 引f J 11 !FH ll11計(jì)】 fi60

2、4fl2DEA!(kl40 SQ 607D4WI WK)圖1-9測(cè)點(diǎn)強(qiáng)振時(shí)的波形和頻譜(1) 正常時(shí)，機(jī)組各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)均以工頻成分)幅值最大，同時(shí)存在著豐富的低次諧波成分，并有幅值較小但不穩(wěn)定的(相當(dāng)于X)成分存在，時(shí)域波形存在單邊削頂現(xiàn)象，呈現(xiàn)動(dòng)靜件碰磨的特征。(2) 振動(dòng)異常時(shí)，工頻及其他低次諧波的幅值基本保持不變，但透平前后兩端測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)很大的X成分，其幅度大大超過(guò)了工頻幅值，其能量占到通頻能量的75%左右。(3) 分頻成分隨轉(zhuǎn)速的改變而改變，與轉(zhuǎn)速頻率保持X左右的比例關(guān)系。(4) 將同一軸承兩個(gè)方向的振動(dòng)進(jìn)行合成，得到提純軸心軌跡。正常時(shí)，軸心軌跡穩(wěn)定，強(qiáng)振時(shí)，軸心軌跡的重復(fù)性明顯變差，說(shuō)

3、明機(jī)組在某些隨機(jī)干擾因素的激勵(lì) 下，運(yùn)行開(kāi)始失穩(wěn)。(5) 隨著強(qiáng)振的發(fā)生，機(jī)組聲響明顯異常，有時(shí)油溫也明顯升高。診斷意見(jiàn)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)了解到，壓縮機(jī)第一臨界轉(zhuǎn)速為3362r/min，透平的第一臨界轉(zhuǎn)速為8243r/min，根據(jù)上述振動(dòng)特點(diǎn)，判斷故障原因?yàn)橛湍u動(dòng)。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行 情況，建議降低負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，在加強(qiáng)監(jiān)測(cè)的情況下，維持運(yùn)行等待檢修機(jī)會(huì)處理。生產(chǎn)驗(yàn)證：機(jī)組一直平穩(wěn)運(yùn)行至當(dāng)年大檢修。檢修中將軸瓦形式由原先的圓 筒瓦更改為橢圓瓦后，以后運(yùn)行一直正常。例2:催化氣壓機(jī)油膜振蕩某壓縮機(jī)組配置為汽輪機(jī)十齒輪箱+壓縮機(jī)，壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)如下：工作轉(zhuǎn)速：7500r/min出口壓力：軸功率：1700kW 進(jìn)口

4、流量：220m3/min 進(jìn)口壓力：轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速：2960r/min1986年7月，氣壓機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中軸振動(dòng)突然報(bào)警，Bently 7200系列指示儀表打滿量程，軸振動(dòng)值和軸承座振動(dòng)值明顯增大，為確保安全，決定停機(jī)檢查。揭蓋檢查，零部件無(wú)明顯損壞，測(cè)量轉(zhuǎn)子對(duì)中數(shù)據(jù)、前后軸承的間隙、瓦背緊力和轉(zhuǎn)子彎曲度，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均符合要求。對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行低速動(dòng)平衡后重新安裝投用，振動(dòng)狀況不但沒(méi)有得到改善，反而比停機(jī)前更差。氣壓機(jī)前端軸振動(dòng)值達(dá)到185卩m其中47Hz幅值為181卩m, 125Hz幅值為42卩m如圖1-10 (a)所示。氣壓機(jī)后端軸振動(dòng)值為115卩m 其中47Hz幅值為84卩m 125Hz幅值為1

5、8卩m 如圖1-10 ( b)所示。軸心軌跡為畸形橢圓。氣壓機(jī)前后軸承座水平方向振動(dòng)劇烈，分別達(dá)到39卩m 29卩圖1-10氣壓機(jī)軸承振動(dòng)頻譜為進(jìn)行故障識(shí)別，又一次進(jìn)行升速試驗(yàn)，記錄振動(dòng)與轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系，氣壓 機(jī)升速過(guò)程三維譜圖，如圖1-11所示。前后軸承振動(dòng)頻譜圖均發(fā)現(xiàn)有47Hz低頻峰值存在，觀察三維譜圖可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)升速至4260r/min時(shí)出現(xiàn)半速渦動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)速的上升，渦動(dòng)頻率和振幅不斷增加，當(dāng)渦動(dòng) 頻率達(dá)到47Hz時(shí)不再隨轉(zhuǎn)速而上升，轉(zhuǎn)速提高到7500r/min工作轉(zhuǎn)速時(shí)，振動(dòng)頻率仍為47Hz,但振幅非常大，低頻分量為179卩m而工頻分量只有 40卩m診斷意見(jiàn)：對(duì)轉(zhuǎn)子一支承系統(tǒng)進(jìn)行核算，發(fā)

6、現(xiàn)轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速為：2820r/min(47Hz)。據(jù)此進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，其振動(dòng)特征及變化規(guī)律與典型的高速輕載轉(zhuǎn)子的油膜振蕩故障現(xiàn)象完全吻合。因此可以判定其故障原因?yàn)橛湍ふ駝?dòng)。由于油膜振蕩故障危害極大，可能在短時(shí)間內(nèi)造成機(jī)組損壞，所以必須立即停機(jī)檢修處理。生產(chǎn)驗(yàn)證：停機(jī)后解體檢查發(fā)現(xiàn)，軸瓦巴氏合金表面發(fā)黑，上瓦有磨損并伴有大量小氣孔，前軸承巴氏合金有部分脫落。更換新的可傾瓦軸承后，再次啟動(dòng)機(jī)組，47Hz的低頻分量不再出現(xiàn)，油膜振蕩故障消失。_ 7VirZrntnnm loWo-crirn 亠* filiiOmn 5WUcinn 三潑鷹S* il 60 (nun 一、更？伽怕 -%聞l mm T

7、$SO 耐 nun 4 硒fmiB *WMr min $丁20 rAnin 也剛伽F -.UUkr/mm 詢 Frrvii JIMJi mm一 -j 亠A-JLIfgq亠川”一-4壬小iiq苗如eoso100 1201401100I io Jffl/ILf圖1-11前軸承升速過(guò)程振動(dòng)瀑布圖某化肥廠的二氧化碳?jí)嚎s機(jī)組，在檢修后，運(yùn)行了140多天，高壓缸振動(dòng)突然升到報(bào)警值而被迫停車。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中及故障發(fā)生前后，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)均作了數(shù)據(jù)記錄。高壓缸轉(zhuǎn)子的徑向振動(dòng)頻譜圖見(jiàn)圖6-21，a圖是故障前的振動(dòng)頻譜，振動(dòng)信號(hào)只有轉(zhuǎn)頻的幅值。b圖是故障發(fā)生時(shí)的振動(dòng)頻譜，振動(dòng)信號(hào)除轉(zhuǎn)頻外，還有約為1/2轉(zhuǎn)頻的振幅

8、，這是 典型的油膜渦動(dòng)特征。據(jù)此判定高壓缸轉(zhuǎn)子軸承發(fā)生油膜渦動(dòng)。例3某公司國(guó)產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨裝置，其中一臺(tái)ALS-16000離心式氨壓縮機(jī)組，在試車中曾遇到軸承油膜振蕩。圖622(a)表示高壓缸軸振動(dòng)剛出現(xiàn)油膜振蕩時(shí)的頻譜。從圖中可見(jiàn)，(8430/min)是軸的轉(zhuǎn)速頻率3,由軸的不平衡振動(dòng)引起。55Hz為油膜振蕩頻率Q。當(dāng)轉(zhuǎn)速升至8760r/min(146Hz)時(shí)，油膜振蕩頻率Q的幅值巳超過(guò)轉(zhuǎn)速頻率幅值，見(jiàn)圖622(b)，這是一幅典型的油膜振蕩頻譜圖，從圖(b)中可見(jiàn)，頻率成分除了 3 (146Hz)和Q之外，還存在其他頻率成分；這些成分是；主軸振動(dòng)頻率3和油膜振蕩頻率Q的一系列和差組合頻率。

9、例4某公司一臺(tái)空氣壓縮機(jī)，由高壓缸和低壓缸組成。低壓缸在一次大修后，轉(zhuǎn)子兩端軸振動(dòng)持續(xù)上升，振幅達(dá)5055卩m,大大超過(guò)允許值 33卩m,但低壓缸前端的增速箱和后端的高壓缸振動(dòng)較小。低壓缸前、后軸承上的振動(dòng)測(cè)點(diǎn)信號(hào)頻譜圖如圖6 23(a) 、 (b) 所示，圖中主要振動(dòng)頻率為，其幅值為工頻(190Hz)振幅的3倍多，另外還有2倍頻和4倍頻成份,值得注意的是,圖中除了非常突出的低頻之外,4 倍頻成分也非常明顯。對(duì)該機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的分析認(rèn)為： 低頻成分突出，它與工頻成分的比值為，可認(rèn)為是軸承油膜不穩(wěn)定的半速渦動(dòng)； 油膜不穩(wěn)定的起因可能是低壓缸兩端聯(lián)軸節(jié)的對(duì)中不良，改變了軸承上的負(fù)荷大小和方 向。停機(jī)

10、檢查,發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題： 軸承間隙超過(guò)允許值 ( 設(shè)計(jì)最大允許間隙為,實(shí)測(cè)為； 5 塊可傾瓦厚度不均勻,同一瓦塊最薄與最厚處相差,超過(guò)設(shè)計(jì)允許值。瓦塊內(nèi)表面的 預(yù)負(fù)荷處于負(fù)值狀態(tài) PR 值(單位面積上的預(yù)加載荷力值)原設(shè)計(jì)為,現(xiàn)降為 ,降低了 軸承工作穩(wěn)定性。 兩端聯(lián)軸節(jié)對(duì)中不符合要求，平行對(duì)中量超差，角度對(duì)中的張口方向相反，使機(jī)器在運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生附加的不對(duì)中力。對(duì)上述發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題分別作了修正，機(jī)器投運(yùn)后恢復(fù)正常，低壓缸兩端軸承的總振值下降到20卩m檢修前原頻譜圖上反映軸承油膜不穩(wěn)定的低頻成分和反映對(duì)中不良的4倍頻成分均已消失圖623（c）、（d）。例5油膜渦動(dòng)及振蕩實(shí)例1997年11月，某鋼鐵公司空壓站的一臺(tái)高速空壓機(jī)開(kāi)機(jī)不久，發(fā)生陣發(fā)性強(qiáng)烈吼叫聲，最大振值達(dá) 17mm/s （正常運(yùn)行時(shí)不大于 2 mm/s）,嚴(yán)重威脅機(jī)組的正常運(yùn)行。對(duì)振動(dòng)的信號(hào)作頻譜分析。正常時(shí)，機(jī)組振動(dòng)以轉(zhuǎn)頻為主。陣發(fā)性強(qiáng)烈吼叫時(shí)，振 動(dòng)頻譜圖中出現(xiàn)很大振幅的x轉(zhuǎn)頻成分，轉(zhuǎn)頻振幅增加不大?；谶@個(gè)