《高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的頻譜分析》

摘要：介紹了氧氣廠2#DA350空壓機(jī)組、干熄焦循環(huán)主風(fēng)機(jī)、輔風(fēng)機(jī)等振動(dòng)故障的診斷及處理方法。總結(jié)了應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備故障診斷技術(shù)的重要性。

一、前言 

       我公司絕大多數(shù)關(guān)鍵設(shè)備為旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，如各類(lèi)風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、大型電機(jī)等。設(shè)備的日常維護(hù)和安裝調(diào)試過(guò)程中，經(jīng)常遇到因劇烈振動(dòng)而無(wú)法正常生產(chǎn)的情況，而振動(dòng)的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，僅靠耳聽(tīng)、手摸的原始方法，很難全 面準(zhǔn)確的分析判斷故障的原因。采用先進(jìn)的設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷技術(shù)，通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)掌握各類(lèi)設(shè)備在一定時(shí)期的運(yùn)行狀態(tài)，為從事設(shè)備維護(hù)、安裝、調(diào)試的工程技術(shù)人員提供一套完整的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)資料，根據(jù)這些資料進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以準(zhǔn)確的分析判斷故障原因，縮短檢修工期，合理的安排關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)防維修計(jì)劃，從而避免因突發(fā)性設(shè)備故障而造成的經(jīng)濟(jì)損失，確保產(chǎn)生的順利進(jìn)行。

二、采用故障診斷技術(shù)處理設(shè)備故障的幾個(gè)實(shí)例 

1．氧氣廠2#DA350-61型空壓機(jī)組振動(dòng)故障的處理 

       氧氣廠DA350～61型空壓機(jī)是制氧機(jī)的動(dòng)力設(shè)備，機(jī)組進(jìn)行是否正常，直接關(guān)系到第一煉鋼廠的生產(chǎn)，是總公司的關(guān)鍵設(shè)備。 

       1999年4月份，該機(jī)組借第一煉鋼廠停產(chǎn)機(jī)會(huì)，解體大修，組裝后試車(chē)時(shí)，機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)，無(wú)法正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響檢修工期。如解體檢查至少需要3天的時(shí)間，況且對(duì)能否檢查到故障點(diǎn)也沒(méi)有十分把握。于是我們利用NG-8902多通道數(shù)據(jù)采集故障診斷系統(tǒng)，對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了全 面的測(cè)試。 

      （1）空壓機(jī)組的測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

注：1#、2#為電機(jī)球面瓦測(cè)點(diǎn)    3#、4#、6#為增速箱大小齒輪軸瓦測(cè)點(diǎn) 

7#為風(fēng)機(jī)止推瓦測(cè)點(diǎn)   8#為風(fēng)機(jī)支撐瓦測(cè)點(diǎn) 

圖1 空壓機(jī)組測(cè)點(diǎn)示意圖

      （2） 機(jī)組的測(cè)試情況（取振動(dòng)值z(mì)ui大的方向）見(jiàn)表1

表 1

由表1可見(jiàn)，1#、2#、3#、4#、5#、6#測(cè)點(diǎn)，振動(dòng)情況良好。7#、8#測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度超標(biāo)，8#測(cè)點(diǎn)振值8.25mm/s，嚴(yán)重超標(biāo)，7#、8#測(cè)點(diǎn)的軸向振動(dòng)譜圖如圖2、圖3。

圖2 7#測(cè)點(diǎn)速度頻譜圖

圖3 8#測(cè)點(diǎn)速度頻譜圖

又測(cè)量了7#、8#測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度，見(jiàn)表2（取振動(dòng)值z(mì)ui大的方向）。

表2

7#、8#測(cè)點(diǎn)軸向振動(dòng)加速度譜圖如圖4、圖5。

圖4 7#測(cè)點(diǎn)加速度頻譜圖  

圖5 8#測(cè)點(diǎn)加速度頻譜圖

       根據(jù)以上的振動(dòng)測(cè)量及頻譜圖分析，空壓機(jī)組的振動(dòng)故障分析如下：3#、4#、5#、6#測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度良好，說(shuō)明大小齒輪運(yùn)行狀態(tài)正常，振源不在大小齒輪處。振速zui大值發(fā)生在7#、8#測(cè)點(diǎn)處，故障頻率為146 Hz，其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為146×60=8760r/min,振動(dòng)頻率特征基本是工頻振動(dòng),說(shuō)明振源在7#、8#測(cè)點(diǎn)處，其原因可能是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡不良，因?yàn)殡m然低速動(dòng)平衡已校驗(yàn)平衡良好，但高速下動(dòng)平衡不一定滿足。7#、8#測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速明顯增大，故障能量集中的高頻區(qū)域2625 Hz，說(shuō)明風(fēng)機(jī)零部件可能被慣性力破壞，如轉(zhuǎn)子了出現(xiàn)裂紋、葉片腐蝕有掉塊等。于是我們打開(kāi)風(fēng)機(jī)大蓋，仔細(xì)檢查風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子、葉片、軸等部件。檢查情況與我們的診斷基本一致，故障點(diǎn)為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片根部有一約40mm長(zhǎng)的裂紋，重新更換了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，投運(yùn)后運(yùn)行正常。

2．干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的處理 

       總公司干熄焦工程是國(guó)家經(jīng)貿(mào)委節(jié)能示范項(xiàng)目，1999年2月份，干熄焦工程試車(chē)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)1#、2#循環(huán)風(fēng)機(jī)振動(dòng)嚴(yán)重，無(wú)法正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響工程的進(jìn)度。 

       風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：介質(zhì)溫度180-200℃,主風(fēng)機(jī)風(fēng)量195000m3/h,輔風(fēng)機(jī)風(fēng)量17000m3/h,主風(fēng)機(jī)風(fēng)壓8250Pa,輔風(fēng)機(jī)風(fēng)壓6500 Pa,主風(fēng)機(jī)電P=800kW,n=1500r/min,輔風(fēng)機(jī)電機(jī)P=630 kW,n=1500 r/min.

       利用HG-8902多通道數(shù)據(jù)采集故障診斷系統(tǒng),現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)量,分析故障原因.1#循環(huán)風(fēng)機(jī)初始振動(dòng)頻譜圖見(jiàn)圖6.

由圖6可以看出,其振動(dòng)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(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡軟件包,在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡校驗(yàn).現(xiàn)場(chǎng)處理后的振動(dòng)頻譜見(jiàn)圖7所示.

圖7 干熄焦1#循環(huán)風(fēng)機(jī)處理后頻譜圖

由圖7可以看出振動(dòng)幅值明顯減少,投運(yùn)后,至今運(yùn)行正常.

2#輔風(fēng)機(jī)振動(dòng)頻譜圖見(jiàn)圖8

圖8 干熄焦2#輔風(fēng)機(jī)機(jī)頻譜圖

由圖8可見(jiàn),二倍頻處有一軸向振動(dòng)峰值為12.97 mm/s,分析振動(dòng)原因,應(yīng)是機(jī)組中心對(duì)不良.于是重新調(diào)整了機(jī)組中心,投運(yùn)后,機(jī)組運(yùn)行正常.

三、結(jié)束語(yǔ) 

       通過(guò)以上幾個(gè)機(jī)組的故障診斷及處理的實(shí)例，主要有以下幾點(diǎn)收獲： 

       1.科學(xué)應(yīng)用設(shè)備故障診斷技術(shù)，采用先進(jìn)的多通道數(shù)據(jù)采集診斷系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確分析振動(dòng)原因，制定科學(xué)合理的故障處理方案，盡快消除設(shè)備故障，可為企業(yè)創(chuàng)造大量的經(jīng)濟(jì)效益。 

       2.多通道數(shù)據(jù)采集故障診斷系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)工程的工程質(zhì)量，為企業(yè)贏得了時(shí)間，創(chuàng)造了效益。

       3.目前，大部分企業(yè)主要設(shè)備還是采用計(jì)劃?rùn)z修，如果科學(xué)利用設(shè)備故障診斷技術(shù)，并根據(jù)診斷結(jié)果有針對(duì)性的制定檢修方案，提前做好備品、備件準(zhǔn)備，檢修時(shí)有的方矢，可減少檢修時(shí)間，提高檢修質(zhì)量。

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