柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的診斷

1、QNFS-50-2 型 2 發(fā)電機(jī)組是神火鋁電有限責(zé)任發(fā)電廠的重要設(shè)備，2004 年 3 月初線路檢修后投入運(yùn)行時(shí)，突然產(chǎn)生了較大的異常振動(dòng)。為迅速查出該發(fā)電機(jī)組的故障和振源，確定其嚴(yán)重程度及是否需要立即停機(jī)修理，我們使用河南獅鼎股份生產(chǎn)的 DCPS08A 數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)進(jìn)行了檢測(cè)，其發(fā)電機(jī)組測(cè)點(diǎn)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 1。汽輪機(jī)的型號(hào)為 N508.832，通過(guò)剛性聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連，轉(zhuǎn)速為 3000r/min。一、檢測(cè)對(duì)比分析2004 年 3 月 4 日，在圖 1 所示的各測(cè)點(diǎn)上檢0c57f3e 發(fā)電機(jī)廠家 測(cè)，經(jīng)與機(jī)組運(yùn)行正常時(shí)的 2004 年 2 月 26 日檢測(cè)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，測(cè)點(diǎn) 2 和 3

2、 處的振值顯著增加，且測(cè)點(diǎn) 3 處振值增加量大于測(cè)點(diǎn) 2 處振值增加量。因此，選測(cè)點(diǎn) 3 的檢測(cè)結(jié)果予以分析。鑒于測(cè)點(diǎn) 3 的振動(dòng)速度有效值在水平、垂直、軸向三個(gè)方向上，呈現(xiàn)有 V 水平V 軸向V 垂直的規(guī)律性，為此特以測(cè)點(diǎn) 3 水平方向的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。1.時(shí)域圖分析由圖 2 可見(jiàn)，機(jī)組運(yùn)行正常時(shí)，測(cè)點(diǎn) 3 時(shí)域圖上顯示最大振動(dòng)速度有效值 VRMS=0.7mm/s，時(shí)域波形呈現(xiàn)為比較規(guī)則的正弦波；而在圖 3 中，發(fā)電0c57f3e 發(fā)電機(jī)廠家 機(jī)組運(yùn)行正常時(shí)的規(guī)則正弦波受到了破壞，其波形呈現(xiàn)轉(zhuǎn)子工頻?r 和 2?r 的疊加波形，其波形上半周呈現(xiàn)出明顯的 M 型，最大振動(dòng)速度有效值VRM

3、S=5.6mm/s，是發(fā)電機(jī)組正常振值的 8 倍。據(jù)有關(guān)資料介紹，對(duì)于具有明顯特征的波形，可直接用來(lái)對(duì)設(shè)備故障作出初步判斷。分析波形有助于區(qū)分不同故障。一般說(shuō)來(lái)，單純不平衡的振動(dòng)波形基本上是正弦式的；單純不對(duì)中的振動(dòng)波形比較穩(wěn)定、光滑、重復(fù)性好，呈現(xiàn)“M”型；轉(zhuǎn)子組件松動(dòng)及干摩擦產(chǎn)生的振動(dòng)波形比較毛糙、不平衡、不穩(wěn)定，出現(xiàn)削波現(xiàn)象；而自激振動(dòng)，如油膜渦動(dòng)、油膜振蕩等，振動(dòng)波形比較雜亂，重復(fù)性差，0c57f3e 發(fā)電機(jī)廠家 波動(dòng)大。由圖3與圖 2的時(shí)域波形和振動(dòng)速度有效值的對(duì)比，結(jié)合波形分析法中的規(guī)律特征，初步判斷是發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子不對(duì)中。2頻域圖分析由圖 4 可見(jiàn)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)頻為?r=48.8

4、Hz（頻率分辨率為 5Hz），其對(duì)應(yīng)振動(dòng)速度有效值VRMS=0.3mm/s；2 倍頻 2?r=97.7Hz，其對(duì)應(yīng)振動(dòng)速度有效值為 VRMS=0.1mm/s；3、4、5 等高次諧波所對(duì)應(yīng)的振動(dòng)速度有效值均小于 0.1mms。在圖 5中可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子的 2?r、3?r 倍頻處，其對(duì)應(yīng)的振動(dòng)0c57f3e 發(fā)電機(jī)廠家 速度有效值均增加為 VRMS=1.3mm/s；在工頻?r 和4?r 處對(duì)應(yīng)的振值均為 VRMS=0.9mm/s?？梢?jiàn)振動(dòng)異常時(shí)轉(zhuǎn)子 2 倍頻處的振值是正常值的 13 倍；其它倍頻處的振值也較正常時(shí)高數(shù)倍。轉(zhuǎn)子不對(duì)中包括軸承不對(duì)中和軸系不對(duì)中兩種情況。軸頸在軸承中偏斜稱為軸承不對(duì)中，其本身

5、不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，主要影響到油膜性能的好壞。在轉(zhuǎn)子不平衡情況下，由于軸承不對(duì)中對(duì)不平衡的反作用，可出現(xiàn)工頻徑向和軸向振動(dòng)。機(jī)組各轉(zhuǎn)子之間用聯(lián)軸器連接時(shí)，如未處在同一直線上，稱為軸系不對(duì)中。通常所說(shuō)不對(duì)中多指軸系不對(duì)中。用剛性聯(lián)軸器連接的轉(zhuǎn)子，不對(duì)中時(shí)往往既有軸線平行0c57f3e 發(fā)電機(jī)廠家 位移，又有角度位移，所受力既有徑向交變力又有軸向交變力，因而會(huì)產(chǎn)生 2 倍頻徑向振動(dòng)和軸向同頻振動(dòng)。依據(jù)圖 5 和圖 4 的對(duì)比結(jié)果，參照轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障時(shí)的振動(dòng)特征，結(jié)合 2 發(fā)電機(jī)組測(cè)點(diǎn) 3 處頻譜特征主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頻的兩倍，且伴有一次及高次諧波，可判斷發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子不對(duì)中。二、故障診斷結(jié)論和振源分析1診斷結(jié)論根據(jù)以上時(shí)域圖和頻域圖的分別對(duì)比分析，可推斷發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子存在不對(duì)中故障，即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子0c57f3e 發(fā)電機(jī)廠家 與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸系不對(duì)中。參照 ISO23721974 （E）振動(dòng)烈度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，其振值跨人注意區(qū)，無(wú)需立即停機(jī)檢修，但應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)護(hù)。2振源分析及驗(yàn)證造成軸系不對(duì)中的原因除有設(shè)計(jì)和安裝問(wèn)題外，運(yùn)行中的許多因素也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生新的不對(duì)中：（1）超負(fù)荷運(yùn)行改變了機(jī)組的受力狀態(tài)和熱狀態(tài)；（2）熱機(jī)保溫不良使基礎(chǔ)變形不均；（3）環(huán)境條件改變，如地基受雨季影響和環(huán)0c57f3e 發(fā)電機(jī)廠家 境溫度變化過(guò)劇等；（4）軟地腳，即指機(jī)組地腳不在同一平面內(nèi)，或者機(jī)器固定在不均勻的底板上，擰緊定螺栓后