《高速旋轉機械的頻譜分析》

        2019-12-28  來自: 河南省史迪歐科技有限公司 瀏覽次數:76

        摘要:介紹了氧氣廠2#DA350空壓機組、干熄焦循環主風機、輔風機等振動故障的診斷及處理方法。總結了應用先進的設備故障診斷技術的重要性。

        一、前言 

               我公司絕大多數關鍵設備為旋轉機械設備,如各類風機、空壓機、大型電機等。設備的日常維護和安裝調試過程中,經常遇到因劇烈振動而無法正常生產的情況,而振動的原因錯綜復雜,僅靠耳聽、手摸的原始方法,很難全 面準確的分析判斷故障的原因。采用先進的設備狀態檢測和故障診斷技術,通過振動檢測掌握各類設備在一定時期的運行狀態,為從事設備維護、安裝、調試的工程技術人員提供一套完整的設備運行狀態資料,根據這些資料進行數據分析,可以準確的分析判斷故障原因,縮短檢修工期,合理的安排關鍵設備的預防維修計劃,從而避免因突發性設備故障而造成的經濟損失,確保產生的順利進行。

        二、采用故障診斷技術處理設備故障的幾個實例 

        1.氧氣廠2#DA350-61型空壓機組振動故障的處理 

               氧氣廠DA350~61型空壓機是制氧機的動力設備,機組進行是否正常,直接關系到第一煉鋼廠的生產,是總公司的關鍵設備。 

               1999年4月份,該機組借第一煉鋼廠停產機會,解體大修,組裝后試車時,機組振動超標,無法正常運行,嚴重影響檢修工期。如解體檢查至少需要3天的時間,況且對能否檢查到故障點也沒有十分把握。于是我們利用NG-8902多通道數據采集故障診斷系統,對該機組進行了全 面的測試。 

              (1)空壓機組的測點布置如圖1所示。

        《高速旋轉機械的頻譜分析》

        注:1#、2#為電機球面瓦測點    3#、4#、6#為增速箱大小齒輪軸瓦測點 

        7#為風機止推瓦測點   8#為風機支撐瓦測點 

        圖1 空壓機組測點示意圖

              (2) 機組的測試情況(取振動值zui大的方向)見表1


        表 1


        測點

        振動值,mm/s

        特征頻率,Hz

        1

        S(水平)0.12

        50

        2

        S(水平)0.14

        50

        3

        C(垂直)0.344

        146

        4

        C(垂直)0.776

        146

        5

        C(垂直)0.28

        146

        6

        C(垂直)0.577

        146

        7

        C(垂直)2.79

        146

        8

        C(垂直)8.25

        146

        由表1可見,1#、2#、3#、4#、5#、6#測點,振動情況良好。7#、8#測點振動速度超標,8#測點振值8.25mm/s,嚴重超標,7#、8#測點的軸向振動譜圖如圖2、圖3。


        《高速旋轉機械的頻譜分析》

        圖2 7#測點速度頻譜圖

        《高速旋轉機械的頻譜分析》

        圖3 8#測點速度頻譜圖

        又測量了7#、8#測點的振動加速度,見表2(取振動值zui大的方向)。

        表2


        測點

        振動速度值,mm/s

        特征頻率,Hz

        8#瓦

        S(水平)5.67

        2487

        C(垂直)12.67

        2625

        Z(軸向)14.61

        2625

        7#瓦

        S(水平)1.58

        438

        C(垂直)1.66

        146

        Z(軸向)11.24

        2625


        7#、8#測點軸向振動加速度譜圖如圖4、圖5。

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        圖4 7#測點加速度頻譜圖  

        《高速旋轉機械的頻譜分析》

        圖5 8#測點加速度頻譜圖

               根據以上的振動測量及頻譜圖分析,空壓機組的振動故障分析如下:3#、4#、5#、6#測點振動速度良好,說明大小齒輪運行狀態正常,振源不在大小齒輪處。振速zui大值發生在7#、8#測點處,故障頻率為146 Hz,其對應的轉速為146×60=8760r/min,振動頻率特征基本是工頻振動,說明振源在7#、8#測點處,其原因可能是風機轉子高速動平衡不良,因為雖然低速動平衡已校驗平衡良好,但高速下動平衡不一定滿足。7#、8#測點的振動加速明顯增大,故障能量集中的高頻區域2625 Hz,說明風機零部件可能被慣性力破壞,如轉子了出現裂紋、葉片腐蝕有掉塊等。于是我們打開風機大蓋,仔細檢查風機轉子、葉片、軸等部件。檢查情況與我們的診斷基本一致,故障點為風機轉子葉片根部有一約40mm長的裂紋,重新更換了風機轉子,投運后運行正常。

        2.干熄焦循環風機振動故障的處理 

               總公司干熄焦工程是國家經貿委節能示范項目,1999年2月份,干熄焦工程試車過程中,發現1#、2#循環風機振動嚴重,無法正常運行,嚴重影響工程的進度。 

               風機的主要技術參數:介質溫度180-200℃,主風機風量195000m3/h,輔風機風量17000m3/h,主風機風壓8250Pa,輔風機風壓6500 Pa,主風機電P=800kW,n=1500r/min,輔風機電機P=630 kW,n=1500 r/min.

               利用HG-8902多通道數據采集故障診斷系統,現場進行了振動測量,分析故障原因.1#循環風機初始振動頻譜圖見圖6.

        《高速旋轉機械的頻譜分析》

        由圖6可以看出,其振動頻率單一,在工頻處有一zui大峰值為21.89 mm/s.屬于明顯的不平衡故障.于是利用現場動平衡軟件包,在現場進行轉子做動平衡校驗.現場處理后的振動頻譜見圖7所示.

        《高速旋轉機械的頻譜分析》

        圖7 干熄焦1#循環風機處理后頻譜圖

        由圖7可以看出振動幅值明顯減少,投運后,至今運行正常.

        2#輔風機振動頻譜圖見圖8

        《高速旋轉機械的頻譜分析》

        圖8 干熄焦2#輔風機機頻譜圖

        由圖8可見,二倍頻處有一軸向振動峰值為12.97 mm/s,分析振動原因,應是機組中心對不良.于是重新調整了機組中心,投運后,機組運行正常.

        三、結束語 

               通過以上幾個機組的故障診斷及處理的實例,主要有以下幾點收獲: 

               1.科學應用設備故障診斷技術,采用先進的多通道數據采集診斷系統,可以準確分析振動原因,制定科學合理的故障處理方案,盡快消除設備故障,可為企業創造大量的經濟效益。 

               2.多通道數據采集故障診斷系統的轉子現場平衡軟件包,為我們提供了很大的方便,不但縮短了檢修工期,還確保了重點工程的工程質量,為企業贏得了時間,創造了效益。

               3.目前,大部分企業主要設備還是采用計劃檢修,如果科學利用設備故障診斷技術,并根據診斷結果有針對性的制定檢修方案,提前做好備品、備件準備,檢修時有的方矢,可減少檢修時間,提高檢修質量。

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