以工頻為主的設備振動故障案例辨析

1、以工頻為主的設備振動故障案例辨析陳明華，陳海林，曲  磊摘  要：故障診斷中常遇到一些設備故障具有相似的振動現(xiàn)象，對這些故障的判斷往往會有一些難度。本文討論和分析幾種以工頻振動為主的設備故障。    關鍵詞：不平衡；不對中；軸彎曲；工頻振動；時域；頻域；案例辨析    我公司自2022年在海上平臺實施狀態(tài)監(jiān)測以來，監(jiān)測與診斷了多例多種類型的設備故障。以下討論在頻譜圖中以工頻振動為主的三類設備故障。    一、轉(zhuǎn)子不平衡    

2、某平臺主發(fā)電機低溫水泵電機轉(zhuǎn)子不平衡。    1設備形式及參數(shù)。電機轉(zhuǎn)速1 460r/min，通過彈性柱銷聯(lián)軸器驅(qū)動懸臂單級離心泵。低溫水泵安裝位置與主柴油發(fā)電機很接近，發(fā)電機轉(zhuǎn)速1000r/min。    2故障現(xiàn)象。設備運行過程中振動值突然上升，但無明顯噪聲。圖1是振動趨勢圖，圖2是頻譜圖，圖3是時域波形圖。    3振動特征及分析。圖2中電機振動的主要峰值頻率為工頻24.38Hz，峰值為5.341mm/s，工頻后的峰值頻率為33.75Hz，是受主柴油發(fā)電機振動的影響，其他振動峰值無明顯變化；圖3中時

3、域波形為典型的正弦波形。以上振動信息說明故障可能是電機轉(zhuǎn)子不平衡或磁場偏心。為進一步確認，做電機停機試驗，停機后振動并未立即下降，故可排除轉(zhuǎn)子磁場偏心的問題。    4結(jié)論    拆檢電機，發(fā)現(xiàn)風扇葉片掉了一片，造成轉(zhuǎn)子不平衡，更換電機風扇后，設備運行恢復正常。    二、聯(lián)軸器不對中    某油氣處理廠循環(huán)水泵聯(lián)軸器不對中。    1設備形式及參數(shù)。電機通過彈性柱銷聯(lián)軸器驅(qū)動簡支單級雙吸離心泵，泵的出入口法蘭分布在泵體兩側(cè)。

4、    2故障現(xiàn)象。設備大修后振動值明顯上升，尤其是電機軸向振動明顯增長。圖4是頻譜圖，圖5是時域波形圖，圖6是相位圖。    3振動特征及分析。電機驅(qū)動端軸向振動由大修前的3.54mm/s上升到9.76mm/s，從時域圖看為正弦波形。水平方向與垂直方向振動峰值也有一定增長。泵體與電機振動變化趨勢相同，但泵體振動值上升沒有電機明顯，軸向振動由2.2mm/s上升到4.8mm/s。這是由于泵體兩側(cè)均有法蘭聯(lián)接，增強了泵體剛性，限制了設備振動。為獲取更多的振動信息，確認設備故障，又測試了各測點的相位，包括聯(lián)軸器兩端軸向同

5、方向相位角，其中電機端為140°，泵端為318°，兩者相位差為178°，說明聯(lián)軸器兩端軸向振動反向。     4結(jié)論    上述情況說明設備存在嚴重的角度不對中，重新對中后，振動降至優(yōu)良水平。    三、軸彎曲中部彎曲    某采油平臺原油外輸泵泵軸彎曲。    1設備形式及參數(shù)。電機通過彈性膜片聯(lián)軸器驅(qū)動簡支多級離心泵。    2故障現(xiàn)

6、象。設備在短暫停機后緊急啟動過程中，電機過載跳閘，再次啟動后，設備振動值劇烈上升。圖7是頻譜圖，圖8是相位圖。    3振動特征及分析。泵驅(qū)動端振動總值由4.18mm/；增長到10.13mm/s，非驅(qū)動端振動由3.54mm/s增長到12.22mm/s，且兩端振動的最大峰值都是工頻。兩端軸承軸向振動有一定程度上升，電機振動無明顯變化。設備入口濾器差壓表及出口壓力波動情況均無異常，可排除工藝條件影響因素。由此考慮可能是緊急啟動時出口閥仍處于翻開狀態(tài)，泵軸承受了過大的扭矩，造成軸彎曲。為進一步確認，測試了泵兩端水平方向相位角，皆為145°，可確認系軸

7、彎曲。    4結(jié)論    拆檢泵體，檢查泵軸徑向跳動，最大為180m，已嚴重超出允許值，更換泵軸后，設備運行正常。    四、結(jié)論    由以上三個案例可知，不平衡、角度不對中及軸中部彎曲這三類故障通常都會表現(xiàn)為較高的工頻振動，但除此之外它們還有各自的故障特征及相應的判定方法?？梢詺w納總結(jié)如下。    1不平衡。工頻振動最大值主要表現(xiàn)在徑向，軸向振動無明顯變化，徑向振動在時域內(nèi)為典型的正弦波形；兩端軸承徑向相位同向，相位角差值通常為0°可正負偏差30°)。    2角度不對中。工頻振動的最大值通常表現(xiàn)在軸向，但徑向振動也會有所上升，軸向振動在時域內(nèi)通常是正弦波形；聯(lián)軸器兩端軸承軸向相位反向，相位角差值通常為180°可正負偏差30°)。