高壓風(fēng)機(jī)異常振動(dòng)故障的分析診斷與處理
摘要 介紹了香海熱電廠高壓風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇葉片脫落引起振動(dòng)故障的識(shí)別分析診斷處理過(guò)程及結(jié)果，通過(guò)頻語(yǔ)分析等手段，排除假象找到振動(dòng)的根本原因，迅速及時(shí)解決問(wèn)題。
旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷在電廠中有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，根據(jù)對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量與分析，可以提前發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)處理，消滅故障于萌芽之中，避免事故擴(kuò)大使設(shè)備損壞釀成不可挽回的巨大損失。現(xiàn)將熱電廠應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)準(zhǔn)確判斷解決了一起典型故障的過(guò)程，介紹給大家。
一、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題
2002年12月20日，香海熱電廠1#爐高壓風(fēng)機(jī)（美國(guó)產(chǎn)海本多級(jí)離心機(jī)），在日常檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，測(cè)點(diǎn)8（圖1）軸承水平振動(dòng)比平時(shí)大出五倍，最大振動(dòng)有效值7.6mm/s（圖2），已嚴(yán)重超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率110kW，轉(zhuǎn)速3000r/min，通過(guò)增速器（i=1.288）使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到3860r/min。
二、故障分析與處理
1．故障前后
測(cè)得的振動(dòng)速度有效值見表1，從表1中可以看出，振動(dòng)最大的是風(fēng)機(jī)外側(cè)軸承水平振動(dòng)8H(7.6mm/s)，振動(dòng)變化率最大的是風(fēng)機(jī)內(nèi)側(cè)軸承水平振動(dòng)7H(6倍)。據(jù)此并不能說(shuō)明故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置和故障原因，需進(jìn)一步進(jìn)行頻譜分析。
2．對(duì)照故障前后風(fēng)機(jī)外側(cè)軸承水平振動(dòng)頻譜圖3和圖4，可以看出圖中有兩個(gè)較大的峰值，其特征頻率分別為3853r/min和2989r/min。前者為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，后者為電機(jī)轉(zhuǎn)速。正常時(shí)(圖3)，風(fēng)機(jī)的振動(dòng)水平大于電機(jī)。而故障時(shí)(圖4)，電機(jī)振動(dòng)水平不但遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常時(shí)的水平，而且也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于風(fēng)機(jī)水平。因此初步判斷振動(dòng)原因在電動(dòng)機(jī)及低速齒輪軸部分。
3．再對(duì)照故障前后其他測(cè)點(diǎn)的頻譜特征，發(fā)現(xiàn)都存在這樣一個(gè)現(xiàn)象，即都像風(fēng)機(jī)外側(cè)軸承水平振動(dòng)那樣有一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速一倍頻的突增，進(jìn)一步說(shuō)明振動(dòng)原因在電動(dòng)機(jī)及低速齒輪軸部分（限于篇幅，僅選示電機(jī)外側(cè)軸承垂直振動(dòng)1V故障前后頻譜圖5、圖6）。
4．為審慎起見，查看各滾動(dòng)軸承的狀態(tài)變化，通過(guò)觀察各軸承部位測(cè)點(diǎn)的尖峰能量（gSE值及頻譜圖，均正常，無(wú)明顯變化，故可排除軸承故障的可能性。gSE值是美國(guó) ENTEK公司產(chǎn)品中特有的測(cè)高頻能量的一個(gè)參數(shù)，經(jīng)驗(yàn)證對(duì)滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)很有效）
5．現(xiàn)在目標(biāo)鎖定電動(dòng)機(jī)及低速齒輪軸部分：故障特征頻率為一倍頻，通常對(duì)應(yīng)故障有不平衡、軸彎曲、基礎(chǔ)松動(dòng)、共振等。
首先，檢查電機(jī)基礎(chǔ)及齒輪箱部分，排除了松動(dòng)及共振故障的可能性；檢查各部溫度均正常，排除局部摩擦過(guò)熱造成熱變形彎曲的可能；考慮故障的突發(fā)性，并且通常電機(jī)轉(zhuǎn)速的一倍頻反映的是不平衡，因此故障可能性比較大的就是電機(jī)平衡被破壞了。
6．另分析所測(cè)相位情況，電機(jī)外側(cè)（即電極風(fēng)扇側(cè)）水平1H與垂直1V相位差接近90°（垂直與水平振動(dòng)相位差接近90°也是不平衡的一個(gè)特征），但電機(jī)內(nèi)側(cè)軸承位置卻無(wú)此種現(xiàn)象，說(shuō)明不是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了不平衡，而且電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子都是整裝的，突然發(fā)生不平衡的可能性很小。電動(dòng)機(jī)最薄弱處當(dāng)屬其端部冷卻風(fēng)扇，發(fā)生風(fēng)扇故障而引發(fā)局部不平衡的可能性是很大的，這也與只是電機(jī)外側(cè)（即電極風(fēng)扇側(cè)）出現(xiàn)90°相位差的情況相吻合，因此判斷電機(jī)局部不平衡，建議檢查電動(dòng)機(jī)外側(cè)冷卻風(fēng)扇。
根據(jù)上述分析，及時(shí)停機(jī)檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：電機(jī)風(fēng)扇的6個(gè)扇葉掉了1個(gè)，造成了不平衡。風(fēng)扇修復(fù)后測(cè)得振動(dòng)頻譜圖如圖7，振動(dòng)有效值見表2。各點(diǎn)振動(dòng)均恢復(fù)正常。如故障時(shí)最大的風(fēng)機(jī)外側(cè)軸承水平振動(dòng)8H由7.6mm/s降為2.3mm/s。
三、小結(jié)
此次振動(dòng)故障原因在電機(jī)處，而振動(dòng)最突出的卻在風(fēng)機(jī)處。若按常理，頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳，則無(wú)法對(duì)癥消除故障，這正是狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在，尤其對(duì)區(qū)分變速機(jī)械的振動(dòng)原因很有用。
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