故障診斷技術(shù)在鼓風(fēng)機(jī)振動(dòng)分析中的應(yīng)用與探討

1、故障診斷技術(shù)在鼓風(fēng)機(jī)振動(dòng)分析中的應(yīng)用與探討摘要： 簡(jiǎn)介了機(jī)組的故障現(xiàn)象，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)原因進(jìn)行了分析。闡述了所采取的各種措施，說(shuō)明了處理后的運(yùn)行效果，總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。 關(guān)鍵詞： 離心式鼓風(fēng)機(jī)；振動(dòng)； 對(duì)中；動(dòng)平衡 中圖分類(lèi)號(hào)：TH442 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 概述 我公司1#、2#D1250-221型離心式鼓風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)著年產(chǎn)90萬(wàn)噸焦化煤氣的輸送任務(wù)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口流量866.7Nm3/min，進(jìn)口壓力0.096MPa，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為4738r/min；機(jī)組于2006年12月投運(yùn)，自投運(yùn)之后1#、2#風(fēng)機(jī)均因?yàn)檎駝?dòng)較大無(wú)法正常運(yùn)行，特別是2#機(jī)振動(dòng)超過(guò)報(bào)警或停機(jī)值。 風(fēng)機(jī)概況：屬單軸兩級(jí)壓縮、增速機(jī)傳動(dòng)、

2、外帶耦合器的聯(lián)接方式，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道均沒(méi)有膨脹節(jié)。機(jī)組的傳動(dòng)示意圖見(jiàn)圖1。圖1 風(fēng)機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖 機(jī)組的布置方式：主機(jī)布置在二樓的5m層，潤(rùn)滑油站在一樓0m層側(cè)邊布置，整個(gè)基礎(chǔ)沒(méi)有打樁基，1#、2#機(jī)組共用一個(gè)混凝土墊層。 因2#機(jī)振動(dòng)相對(duì)更大，主要論述2#機(jī)的情況。 故障現(xiàn)象 自2006年12月投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，2#風(fēng)機(jī)振動(dòng)就一直偏大，在機(jī)組四周5m平臺(tái)可感覺(jué)到基礎(chǔ)的振動(dòng)，距機(jī)組20m左右的操作室也能明顯感覺(jué)到振動(dòng)，機(jī)組其他參數(shù)正常，風(fēng)機(jī)兩個(gè)軸承均設(shè)有振動(dòng)檢測(cè)，每個(gè)軸承有兩個(gè)測(cè)振點(diǎn)，呈90角布置，設(shè)置的振動(dòng)報(bào)警值為70m，振動(dòng)停機(jī)值為90m，振動(dòng)信號(hào)引入DCS系統(tǒng)顯示。初次運(yùn)行DCS顯示振動(dòng)值

3、便達(dá)到130m，機(jī)組被迫停機(jī)，之后對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了動(dòng)平衡校正，但機(jī)組仍然運(yùn)行不了幾天。風(fēng)機(jī)、電機(jī)、增速機(jī)等各個(gè)系統(tǒng)均有較大的振動(dòng)，同時(shí)風(fēng)機(jī)軸承、電機(jī)軸承及耦合器等交替出現(xiàn)故障，其中一次電機(jī)軸承振動(dòng)最大達(dá)到281m，通過(guò)便攜式測(cè)振儀進(jìn)行頻譜圖分析發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承出現(xiàn)故障。拆開(kāi)發(fā)現(xiàn)電機(jī)前后軸承均已損壞，更換檢修，但只是振動(dòng)有所減小，機(jī)組其他各組件經(jīng)過(guò)幾次維修或更換備件，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)振動(dòng)仍然很大，風(fēng)機(jī)在投運(yùn)之后的320天中只勉強(qiáng)運(yùn)行了19天。 2007年10月用便攜式測(cè)振儀對(duì)機(jī)組各部位進(jìn)行了振動(dòng)檢測(cè)，風(fēng)機(jī)因振動(dòng)高不能提速，轉(zhuǎn)速只有1764r/min，電機(jī)轉(zhuǎn)速2985r/min，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖2。其中001、002

4、、003、004為軸承位，005、006、007、008、009、010分別為電機(jī)和風(fēng)機(jī)地腳螺栓測(cè)點(diǎn)。 地腳螺栓按圖3測(cè)量。 綜合以上數(shù)據(jù)及頻譜圖分析，機(jī)組振動(dòng)具有以下特征： （1）風(fēng)機(jī)徑向振動(dòng)值較大，軸向振動(dòng)也偏大； （2）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)頻f10=1764/60=29.4，從風(fēng)機(jī)垂直、水平方向的頻譜圖來(lái)看，振動(dòng)具有倍頻特征，其中1倍頻和2倍頻諧波具有較大峰值，其他高頻成分較少； （3）電機(jī)轉(zhuǎn)頻f20=2985/60=49.75，從頻譜圖看，電機(jī)軸承振動(dòng)也呈倍頻特征，但有很多高頻成分，2倍頻所占比重也大； （4）電機(jī)地腳螺栓測(cè)點(diǎn)007、008的振動(dòng)值明顯高于測(cè)點(diǎn)005、006的振動(dòng)值，振動(dòng)從螺栓頂部P

5、1往基礎(chǔ)方向P3有逐漸增大之勢(shì)，而且在底座與基礎(chǔ)之間（P2與P3）出現(xiàn)了振動(dòng)突然加大的情況； （5）風(fēng)機(jī)地腳螺栓振動(dòng)值比較均勻，且明顯小于電機(jī)地腳螺栓振動(dòng)值； （6）從運(yùn)行情況來(lái)看，機(jī)組振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的升高而加大。 振動(dòng)原因分析 從風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)頻譜圖上看，雖然1倍頻和2倍頻分量較重，但其他高頻成分較少，而且軸承溫度均衡，故判斷風(fēng)機(jī)軸承沒(méi)有故障；通過(guò)風(fēng)機(jī)地腳螺栓振動(dòng)數(shù)據(jù)分析看，風(fēng)機(jī)地腳螺栓沒(méi)有松動(dòng)或接觸不良等故障。 通過(guò)以上現(xiàn)象及特征進(jìn)行分析，可以判斷機(jī)組振動(dòng)有以下原因。 （1）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡是振動(dòng)原因之一。風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)在徑向方向反映最大，且振動(dòng)值隨轉(zhuǎn)速的升高而加大，頻譜分析發(fā)現(xiàn)1倍頻分量較重，這是

6、明顯的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡造成的1 。而風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡主要是因?yàn)檩斔偷慕橘|(zhì)是焦化煤氣，含焦油成分比較多，在停機(jī)狀態(tài)下，盡管對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了盤(pán)車(chē)，但蒸汽對(duì)葉輪上焦油的沖刷形成的液滴不均勻，導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子不平衡，可是在這之前的檢修也曾經(jīng)對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子做過(guò)動(dòng)平衡校正，卻只降低了振動(dòng)，而沒(méi)有從根本上解決機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題，因此風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡只是振動(dòng)原因之一。 （2）系統(tǒng)的對(duì)中不良也是引起整個(gè)系統(tǒng)振動(dòng)的主要原因之一。從整個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)來(lái)看，風(fēng)機(jī)、耦合器和電機(jī)交替或同時(shí)頻繁出現(xiàn)故障，而且風(fēng)機(jī)和電機(jī)頻譜圖上2倍頻分量均較大，故不容忽視，這是整個(gè)系統(tǒng)對(duì)中不良引起的。 （3）電機(jī)剛性底座下的墊鐵有松動(dòng)或接觸不良現(xiàn)象也是引起振動(dòng)的主要原因

7、。尤其是靠測(cè)點(diǎn)007和008邊的墊鐵安裝不密實(shí)，有松動(dòng)。4 處理措施 （1）對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)轉(zhuǎn)子分別進(jìn)行了動(dòng)平衡校正。校正時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子初始不平衡量達(dá)29538gmm（標(biāo)準(zhǔn)是1076gmm），電機(jī)不平衡量偏移較小，這與前面的判斷相符，校正后不平衡量均在要求范圍內(nèi)。 （2）重新澆注耦合器和電機(jī)的二次灌漿層。在打掉原始二次灌漿層后發(fā)現(xiàn)電機(jī)鋼底座下的墊鐵各層接觸不良，墊鐵之間有縫隙，接觸面也不平，以測(cè)點(diǎn)007、008邊的墊鐵為甚，驗(yàn)證了前面的分析，對(duì)各組墊鐵進(jìn)行打磨處理，并重新調(diào)整，保證每組墊鐵與墊鐵之間、墊鐵與底座之間都處在緊密接觸狀態(tài)。在澆灌二次層時(shí)確保澆灌密實(shí)，不允許有漏漿現(xiàn)象。 （3）重新調(diào)

8、整機(jī)組各部件之間的對(duì)中。在調(diào)整時(shí)發(fā)現(xiàn)每個(gè)部件的對(duì)中情況都不好，風(fēng)機(jī)機(jī)殼和轉(zhuǎn)子均處于軸向傾斜狀態(tài)，傾斜量達(dá)0.70mm，風(fēng)機(jī)與增速機(jī)之間同心度偏移量達(dá)0.20mm。耦合器與增速機(jī)之間、耦合器與電機(jī)之間的同心偏移量也不同程度超過(guò)規(guī)定值2.5倍以上，對(duì)此，均重新進(jìn)行了調(diào)整。 （4）檢查各部軸承均未發(fā)現(xiàn)損壞情況，這與前面的振動(dòng)特性分析相符，對(duì)各部軸承只作簡(jiǎn)單的拋光和研點(diǎn)處理，各軸承間隙也都在要求范圍內(nèi)。 5 運(yùn)行效果 機(jī)組經(jīng)過(guò)以上處理后，于2007年10月15日進(jìn)行系統(tǒng)試車(chē)，站在風(fēng)機(jī)四周明顯感覺(jué)到振動(dòng)大大減小，從DCS控制系統(tǒng)上看風(fēng)機(jī)振動(dòng)位移值穩(wěn)定在1822m之間，機(jī)組進(jìn)入喘振區(qū)時(shí)，振動(dòng)值也只有25m

9、，當(dāng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在3715r/min時(shí)，在原來(lái)的測(cè)點(diǎn)處用便攜式測(cè)振儀進(jìn)行測(cè)量，各振動(dòng)值見(jiàn)表3和表4。 表3 檢修后機(jī)組軸承振動(dòng)值 注：軸承 測(cè)點(diǎn) 垂直向/m 徑向/m 軸向/m 001 11.76 21.25 13.36 002 7.15 15.35 7.31 003 31.20 11.55 22.61 004 此測(cè)點(diǎn)因有風(fēng)扇外殼罩，不便測(cè)量，故無(wú)數(shù)據(jù) 注：軸承位測(cè)點(diǎn)布置在軸承外殼上 位測(cè)點(diǎn)布置在軸承外殼上 表4 檢修后地腳螺栓各部位振動(dòng)值 測(cè)點(diǎn) P1/m P2/m P3/m 005 24.04 23.28 22.63 006 23.54 22.99 22.06 007 27.62 27.56 2

10、8.05 008 26.83 26.69 27.21 009 5.210 5.681 6.985 010 5.832 7.485 8.790 從以上數(shù)據(jù)看出機(jī)組振動(dòng)已大大減少，其中風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)比檢修前降低了42%，電機(jī)基礎(chǔ)振動(dòng)比檢修前降低了29%。 之后一直保持連續(xù)運(yùn)行，機(jī)組未出現(xiàn)異常，至此，一起因振動(dòng)導(dǎo)致機(jī)組頻繁故障的隱患已解除。 6 經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn) 對(duì)1#風(fēng)機(jī)也進(jìn)行了調(diào)整和處理，但風(fēng)機(jī)端同心度偏差很大，受風(fēng)機(jī)導(dǎo)向鍵的限制，在目前的基礎(chǔ)上很難調(diào)整，風(fēng)機(jī)與增速機(jī)的同心度偏移量仍有0.16mm，而且風(fēng)機(jī)4個(gè)機(jī)腳存在不平現(xiàn)象，至于導(dǎo)致此種現(xiàn)象是風(fēng)機(jī)機(jī)殼變形還是管道安裝應(yīng)力引起的目前尚不清楚，1#風(fēng)機(jī)因

11、為以上的原因目前振動(dòng)值在0.400.55m，狀況遠(yuǎn)不及2#風(fēng)機(jī)。 從這兩起風(fēng)機(jī)振動(dòng)的分析與處理來(lái)看，對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)來(lái)講，初次安裝非常重要，除保證機(jī)組的各項(xiàng)參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)值以?xún)?nèi)外，還要保證管道拼裝時(shí)不能強(qiáng)行對(duì)接，盡量使管道與管道之間、管道與機(jī)組之間采用自然對(duì)接，以消除應(yīng)力；對(duì)于隱蔽項(xiàng)目，比如墊鐵的安裝千萬(wàn)不能輕視，如果中間有哪一個(gè)環(huán)節(jié)未做好，都會(huì)影響風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，而且對(duì)分析問(wèn)題帶來(lái)難度。 機(jī)組的振動(dòng)是復(fù)雜的，其原因也是各種各樣的，在分析問(wèn)題的時(shí)候不能單純地從測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行，要結(jié)合設(shè)備的性能和特征從多方面考慮，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)要結(jié)合振動(dòng)頻譜特征進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)機(jī)組的振動(dòng)檢測(cè)需要有連續(xù)性，不能單憑一次數(shù)據(jù)而加以判斷，還要根據(jù)趨勢(shì)的變化進(jìn)行判斷2 。 設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的早期征兆，據(jù)此判斷故障可能的發(fā)展過(guò)程，預(yù)防和減少惡性事故的出現(xiàn)，消除故障隱患，變被動(dòng)維修為主動(dòng)維修。通過(guò)此技術(shù)的應(yīng)用可以查明故障根源，進(jìn)行一切基于可靠性的精確維修，從而減少盲目和剩余維修3。目前我公司設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，僅靠?jī)x器的檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)判定設(shè)備故障是片面的，