一種典型的基礎(chǔ)剛性不足引發(fā)機(jī)組振動(dòng)的故障診斷

1、一種典型的基礎(chǔ)剛性不足引發(fā)機(jī)組振動(dòng)的故障診斷羅偉，趙林芳，施建忠（江蘇永鋼集團(tuán)機(jī)動(dòng)處，江蘇張家港215628）摘 要：通過(guò)對(duì)機(jī)組進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，采用頻譜分析技術(shù)進(jìn)行故障診斷，并制定解決方案，采取相應(yīng)措施解決了一例典型的基礎(chǔ)剛性不足引發(fā)機(jī)組振動(dòng)的故障。關(guān) 鍵 詞：電機(jī)；振動(dòng)；剛性；頻率；故障1 前言江蘇永鋼集團(tuán)是大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，年煉鋼、軋鋼能力680萬(wàn)t。大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備作為生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，一直是公司設(shè)備管理的重中之重。公司共有大型高壓、直流電動(dòng)機(jī)400余臺(tái)均能實(shí)現(xiàn)精密點(diǎn)檢，開(kāi)展設(shè)備狀態(tài)分析與故障診斷工作。但是，隨著近年來(lái)公司跨越式的發(fā)展，新建項(xiàng)目逐步增多，大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)、安裝質(zhì)量問(wèn)題也偶有發(fā)生

2、。2 機(jī)組故障情況該公司燒結(jié)三廠新建300m2帶燒生產(chǎn)線一條，其中二次混料機(jī)為高壓電機(jī)經(jīng)液力耦合器調(diào)速驅(qū)動(dòng)齒輪箱帶動(dòng)混料滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將配料均勻混合的生產(chǎn)過(guò)程。該機(jī)組具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、負(fù)荷重、轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)。從2011年12月11日開(kāi)始，發(fā)現(xiàn)該分廠二次混料機(jī)高壓電機(jī)非負(fù)載側(cè)和負(fù)載側(cè)垂直徑向振動(dòng)發(fā)生突變，振動(dòng)數(shù)值快速上升并嚴(yán)重超標(biāo)，嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常運(yùn)行。3 診斷過(guò)程（1）、設(shè)備參數(shù)及測(cè)點(diǎn)布置圖電機(jī)型號(hào)：YKK560-6，電機(jī)編號(hào)560Y1020624,功率800kW，轉(zhuǎn)數(shù)986r/min，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。（2）數(shù)據(jù)采集該電機(jī)12月3日與12日的振動(dòng)數(shù)據(jù)如表1所示（注：1 Av代表非負(fù)載側(cè)軸向振動(dòng)

3、速度，1 Hv代表非負(fù)載側(cè)水平徑向振動(dòng)速度，1 Vv代表非負(fù)載側(cè)垂直徑向振動(dòng)速度）。（3）數(shù)據(jù)分析由表1數(shù)據(jù)可以看出該機(jī)組負(fù)載側(cè)振動(dòng)較大，特別是負(fù)載側(cè)垂直徑向振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)，而且從12月3日到12日之間有一個(gè)明顯的上升趨勢(shì)。其時(shí)域波形圖如圖2所示，頻譜圖如圖3所示。由圖2可以看出在波峰A至波峰B之間存在較為明顯的單一方向的振動(dòng)能量，且峰峰間距均為16.25 Hz（即1×r/min，轉(zhuǎn)頻成分）。對(duì)應(yīng)的頻譜圖顯示最大振動(dòng)幅值在49.375 Hz處，達(dá)7.02 mm/s，整個(gè)譜圖存在較為明顯的3倍頻成分，且垂直方向振動(dòng)明顯大于軸向和水平，說(shuō)明存在松動(dòng)和剛性不足的可能。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行仔細(xì)勘察，發(fā)現(xiàn)

4、該機(jī)組存在安裝不規(guī)范的現(xiàn)象。電機(jī)負(fù)載側(cè)底座沿轉(zhuǎn)軸方向已有約300 mm安裝在混凝土基礎(chǔ)外，電機(jī)底座懸空加之混凝土基礎(chǔ)與電機(jī)底座之間結(jié)合不緊密，存在松動(dòng)現(xiàn)象，整個(gè)電機(jī)底板垂直方向有明顯振感。對(duì)機(jī)組振動(dòng)進(jìn)行建模并加以分析，機(jī)組振動(dòng)數(shù)學(xué)模型為：該系統(tǒng)中系統(tǒng)輸入x（t）為代表激振力，系統(tǒng)輸出為y（t）代表振動(dòng)響應(yīng)，則系統(tǒng)傳遞函數(shù)h（）就代表機(jī)組的安裝基礎(chǔ)剛性、支撐方式等中間變量。由于該系統(tǒng)滿足線性系統(tǒng)可加性和齊次性，則頻譜圖顯示在該機(jī)組在振動(dòng)突變前后動(dòng)態(tài)不平衡力沒(méi)有發(fā)生突變，說(shuō)明在本系統(tǒng)中，不存在較大激振力變化的出現(xiàn)（系統(tǒng)輸入沒(méi)有變化），振動(dòng)響應(yīng)產(chǎn)生變化的原因是由于系統(tǒng)傳遞函數(shù)發(fā)生了變化。同理，我們可

5、以通過(guò)改變系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法來(lái)改變系統(tǒng)輸出（振動(dòng)響應(yīng)）。綜合以上現(xiàn)象，借助頻譜分析我們認(rèn)為導(dǎo)致該電機(jī)振動(dòng)突然增大的原因是由于電機(jī)底腳懸空，剛性不足，長(zhǎng)期振動(dòng)導(dǎo)致基礎(chǔ)出現(xiàn)松動(dòng)。（4）整改對(duì)策為了保證機(jī)組的正常運(yùn)行，我們建議燒結(jié)三廠利用停機(jī)檢修的時(shí)機(jī)對(duì)該機(jī)組進(jìn)行以下處理：緊固電機(jī)地角螺栓，消除電機(jī)底角松動(dòng)的現(xiàn)象；由于受目前生產(chǎn)節(jié)奏的限制，臨時(shí)對(duì)該機(jī)組電機(jī)底板進(jìn)行焊接加固，加焊肋板，并對(duì)電機(jī)底座增加支撐，提高基礎(chǔ)的剛性（機(jī)組安裝基礎(chǔ)如圖4、5示）。待大修時(shí)，對(duì)機(jī)組安裝基礎(chǔ)進(jìn)行整體灌漿處理，以穩(wěn)固提高基礎(chǔ)剛性，從根本上解決該機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題。12月14日該機(jī)組再次開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)如表2所示），各方向振動(dòng)值均大幅度下降。底座加固后的振動(dòng)頻譜如圖6示。由整改后的頻譜圖可以看出加固后主要限制住了3×r/min成分的振動(dòng)能量，3×r/min成分振動(dòng)幅值從7.02 mm/s下降至0.82 mm/s，整個(gè)機(jī)組運(yùn)行狀況有了較大改善，我們的整改對(duì)策取得良好的效果。4 結(jié)論應(yīng)用振動(dòng)頻譜分析技術(shù)對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行測(cè)試、采集并分析，我們發(fā)