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大型風(fēng)機故障的檢測分析與診斷

http://mamafrist.com 2015年09月19日        

摘 要 針對青島鋼鐵集團銀鋼燒結(jié)有限公司大型風(fēng)機故障的檢測,用類比法圖文并茂地從時域上進行了波形特征和振動幅值對比分析,并進行了自相關(guān)圖譜特征對比分析;從頻域上用幅值譜呈現(xiàn)的頻譜特征進行了對比分析。通過時頻域分析結(jié)果,診斷出風(fēng)機產(chǎn)生了轉(zhuǎn)子不平衡和不對中的綜合性故障。并結(jié)合風(fēng)機機組實際狀況,做出了監(jiān)護運行的決策。

        兩臺型號為ST4500-1.047/0.889的大型風(fēng)機,是青島鋼鐵集團銀鋼燒結(jié)有限公司流水線作業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備,對公司生產(chǎn)起著極其重要的作用。從2004年9月初起,1#風(fēng)機就產(chǎn)生了異常振動,其振動值呈上升趨勢,逐步接近或超過了風(fēng)機制造廠家制定的振動速度有效值(門限值)標準。Vrms=6.3mm/s。為確保生產(chǎn)的正常進行,及時診斷出風(fēng)機故障,進而決定對設(shè)備是立即停機檢修還是監(jiān)護運行處理,河南獅鼎股份有限公司對該機進行了檢測診斷,取得了滿意效果。
一、機組有關(guān)參數(shù)及測點布置圖
        風(fēng)機為雙吸式,兩組葉片各為16片,轉(zhuǎn)速1500r/min,風(fēng)量4500m3/min,轉(zhuǎn)子長5m,葉輪直徑2.5m。
電機為同步式,轉(zhuǎn)速1500r/min,功率2000kW。
        風(fēng)機機組測點布置見圖1。使用河南獅鼎股份有限公司的DCPS-08B數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng),測量參數(shù)為振動速度有效值。如圖1所示,在各滑動軸承座的水平、垂直、軸向三個方向上,分別對同型號(ST4500)的l#和2#風(fēng)機機組進行了檢測,以便進行對比分析。
 


圖1 機組測點布置圖

二、1#風(fēng)機機組故障的檢測分析與故障診斷
        在檢測分析過程中,由于2#風(fēng)機機組運行正常且與振動異常的1#風(fēng)機機組型號相同。因此,應(yīng)用了類比法在同工況、同測點、同方向的前提下,進行了檢測對比分析。
        經(jīng)對兩臺風(fēng)機機組檢測后對比發(fā)現(xiàn):1#風(fēng)機機組振動變化率,從大到小按測點4、3、2、1排列;對同一測點而言,在水平方向測得的振動速度有效值,均大于垂直方向和軸向。鑒于在電機兩側(cè)的測點1和測點2處所測振動值變化率較小,說明電機無故障,應(yīng)是風(fēng)機產(chǎn)生了故障。
        為此,分別選取測點3和測點4的水平振動譜圖進行了對比分析。因測點3(南瓦)水平振動譜圖特征較測點4的更為明顯,故對測點3水平方向的頻譜特征進行分析。
1.時域圖分析
                  
        用1#2#風(fēng)機測點3水平方向處所測得的時域圖(圖2、3)對比可見:1#風(fēng)機時域振動譜峰比較平齊,有明顯的周期性波形,而2#風(fēng)機時域圖上無此特征。1#風(fēng)機的振動速度有效值vrms=6.183mm/s, 2#風(fēng)機的振動速度效值為vrms=1.58mm/s,1#風(fēng)機的振動速度有效值是2#風(fēng)機的3.9倍,由此可推斷 1#風(fēng)機的確產(chǎn)生了故障。
2.時基圖分析
        用圖4、圖5的時基圖對比可見:2#風(fēng)機時基圖呈多頻率疊加特征,通頻振幅為12.41mm/s:而1#風(fēng)機時基圖上可看到通頻振幅為22.54mm/s,它是2#風(fēng)機的1.82倍,其時基波形呈現(xiàn)出M形和正弦波組合的疊加波形,高倍頻分量疊加、振值高,導(dǎo)致單邊摩擦削波。由此可初步推斷:1#風(fēng)機產(chǎn)生了不平衡和不對中的綜合性故障,且振值較高,已產(chǎn)生碰彈摩擦。
          
                      圖4  1#風(fēng)機南瓦時基圖                        圖5  2#風(fēng)機南瓦時基圖
3.自相關(guān)圖分析
        用圖6、圖7的自相關(guān)圖對比可見:2#風(fēng)機的譜峰全部在0.567以下,且譜峰高低不等;而l#風(fēng)機的譜峰間隔均勻,均為40ms,譜峰高,基本一致且達到0.994。由此可進一步推斷:l#風(fēng)機產(chǎn)生了轉(zhuǎn)子不平衡和不對中的綜合性故障,且以不平衡故障為主。
                 
4.幅值譜分析
        由圖8、圖9的幅值譜對比可見:2#風(fēng)機軸頻25Hz的振值為vrms=1.79mm/s,轉(zhuǎn)子軸振的各階倍頻振動很??;而1#風(fēng)機轉(zhuǎn)子軸頻25Hz處有顯著的高值譜峰,其振值為vrms=6.47mm/s,它是2#風(fēng)機的3.6倍;其頻譜圖基本上呈“樅樹形”,它呈現(xiàn)出轉(zhuǎn)子不平衡的頻譜特征。此外,在轉(zhuǎn)子軸振各階倍頻處也有顯著的譜峰,除轉(zhuǎn)子軸頻的1倍頻、4倍頻的振動有效值增加幾倍外,以2倍頻為首的3、5、6倍頻處振動有效值增大更多;轉(zhuǎn)子2倍頻增大許多倍,則表明有轉(zhuǎn)子不對中故障。由此可更進一步推斷出:1#風(fēng)機產(chǎn)生了以不平衡為主的轉(zhuǎn)子不平衡和不對中的綜合性故障。


  
                            圖8  1#風(fēng)機南瓦幅值譜圖               圖9  2#風(fēng)機南瓦幅值譜圖
三、結(jié)論
        綜合以上時域和頻域分析,結(jié)合風(fēng)機機組的實際運行狀況,對青鋼集團1#風(fēng)機機組確診為:風(fēng)機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了以不平衡為主的轉(zhuǎn)子不平衡和不對中的綜合性故障。結(jié)合類比判斷和IS02372-1974(E)振動烈度評定標準,根據(jù)不平衡、不對中故障短期內(nèi)不會迅速發(fā)展、惡化的特點,做出了目前1#風(fēng)機機組仍可維持運行的結(jié)論。建議該公司在使用的同時,對該風(fēng)機機組加強監(jiān)測,待測得的風(fēng)機轉(zhuǎn)子兩端的振動速度有效值超過11.2mm/s時,再停機進行檢修。

參考文獻
1.盛兆順,尹琦嶺.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)及應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社,2003
2.王殿武.機械振動與故障診斷.洛陽機車廠,2002

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