高速旋转机械的频谱分析

高速旋转机械的频谱分析

 

    摘要:介绍了氧气厂2DA350空压机组、干熄焦循环主风机、辅风机等振动故障的诊断及处理方法。总结了应用先进的设备故障诊断技术的重要性。

 

     一、前言

    我公司绝大多数关键设备为旋转机械设备,如各类风机、空压机、大型电机等。设备的日常维护和安装调试过程中,经常遇到因剧烈振动而无法正常生产的情况,而振动的原因错综复杂,仅靠耳听、手摸的原始方法,很难全面准确的分析判断故障的原因。采用先进的设备状态检测和故障诊断技术,通过振动检测掌握各类设备在一定时期的运行状态,为从事设备维护、安装、调试的工程技术人员提供一套完整的设备运行状态资料,根据这些资料进行数据分析,可以准确的分析判断故障原因,缩短检修工期,合理的安排关键设备的预防维修计划,从而避免因突发性设备故障而造成的经济损失,确保产生的顺利进行。

 

    二、采用故障诊断技术处理设备故障的几个实例

    1.氧气厂2DA35061型空压机组振动故障的处理            

    氧气厂DA35061型空压机是制氧机的动力设备,机组进行是否正常,直接关系到第一炼钢厂的生产,是总公司的关键设备。

19994月份,该机组借第一炼钢厂停产机会,解体大修,组装后试车时,机组振动超标,无法正常运行,严重影响检修工期。如解体检查至少需要3天的时间,况且对能否检查到故障点也没有十分把握。于是我们利用NG8902多通道数据采集故障诊断系统,对该机组进行了全面的测试。

(1)空压机组的测点布置如图1所示。

 
 

(2) 机组的测试情况(取振动值蕞大的方向)见表1

1

测点

振动值,mm/s

特征频率,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可见,1#2#3#4#5#6#测点,振动情况良好。7#8#测点振动速度超标,8#测点振值8.25mm/s,严重超标,7#8#测点的轴向振动谱图如图2、图3

 

2 7#测点速度频谱图

 

3 8#测点速度频谱图

 

又测量了7#8#测点的振动加速度,见表2(取振动值蕞大的方向)

 

2

测点

振动速度值,mm/s

特征频率,Hz

8#

S(水平)5.67

2487

C(垂直)12.67

2625

Z(轴向)14.61

2625

7#

S(水平)1.58

438

C(垂直)1.66

146

Z(轴向)11.24

2625

 

 

7#8#测点轴向振动加速度谱图如图4、图5

 

4 7#测点加速度频谱图

 

5 8#测点加速度频谱图

 

 

根据以上的振动测量及频谱图分析,空压机组的振动故障分析如下:3#4#5#6#测点振动速度良好,说明大小齿轮运行状态正常,振源不在大小齿轮处。振速蕞大值发生在7#8#测点处,故障频率为146 Hz,其对应的转速为146×60=8760r/min,振动频率特征基本是工频振动,说明振源在7#8#测点处,其原因可能是风机转子高速动平衡不良,因为虽然低速动平衡已校验平衡良好,但高速下动平衡不一定满足。7#8#测点的振动加速明显增大,故障能量集中的高频区域2625Hz,说明风机零部件可能被惯性力破坏,如转子了出现裂纹、叶片腐蚀有掉块等。于是我们打开风机大盖,仔细检查风机转子、叶片、轴等部件。检查情况与我们的诊断基本一致,故障点为风机转子叶片根部有一约40mm长的裂纹,重新更换了风机转子,投运后运行正常。

 

2.干熄焦循环风机振动故障的处理

总公司干熄焦工程是国家经贸委节能示范项目,19992月份,干熄焦工程试车过程中,发现1#2#循环风机振动严重,无法正常运行,严重影响工程的进度。

风机的主要技术参数:介质温度180-200,主风机风量195000m3/h,辅风机风量17000 m3/h,主风机风压8250Pa,辅风机风压6500Pa,主风机电机P=800kW,n=1500r/min,辅风机电机P=630kW,n=1500 r/min.

利用HG-8902多通道数据采集故障诊断系统,现场进行了振动测量,分析故障原因.1#循环风机初始振动频谱图见图6.

 

6  干熄焦1#循环风机原始振动频谱图

 

由图6可以看出,其振动频率单一,在工频处有一蕞大峰值为21.89 mm/s.属于明显的不平衡故障.于是利用现场动平衡软件包,在现场进行转子做动平衡校验.现场处理后的振动频谱见图7所示.

 

7 干熄焦1#循环风机处理后频谱图

 

由图7可以看出振动幅值明显减少,投运后,至今运行正常.

2#辅风机振动频谱图见图8

 

8干熄焦2#辅风机机频谱图

 

由图8可见,二倍频处有一轴向振动峰值为12.97mm/s,分析振动原因,应是机组中心对不良.于是重新调整了机组中心,投运后,机组运行正常.

 

三、结束语

通过以上几个机组的故障诊断及处理的实例,主要有以下几点收获:

1.科学应用设备故障诊断技术,采用先进的多通道数据采集诊断系统,可以准确分析振动原因,制定科学合理的故障处理方案,尽快消除设备故障,可为企业创造大量的经济效益。

2.多通道数据采集故障诊断系统的转子现场平衡软件包,为我们提供了很大的方便,不但缩短了检修工期,还确保了重点工程的工程质量,为企业赢得了时间,创造了效益。

3.目前,大部分企业主要设备还是采用计划检修,如果科学利用设备故障诊断技术,并根据诊断结果有针对性的制定检修方案,提前做好备品、备件准备,检修时有的方矢,可减少检修时间,提高检修质量。

 

 

 

  

 

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