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常见风机故障原因及处理方法.

常见风机故障原因及处理方法

摘要:分析了风机运行中轴承振动、轴承温度高、动叶卡涩、保护装置误动作等故障的几种原因,提出了被实际证明行之有效的处理方法。

风机是一种将原动机的机械能转换为输送气体、给予气体能量的机械,它是火电厂中不可少的机械设备,主要有送风机、引风机、一次风机、密封风机和排粉机等,消耗电能约占发电厂发电量的1.5%~3.0%。在火电厂的实际运行中,风机,特别是引风机由于运行条件较恶劣,故障率较高,据有关统计资料,引风机平均每年发生故障为2次,送风机平均每年发生故障为0.4次,从而导致机组非计划停运或减负荷运行。因此,迅速判断风机运行中故障产生的原因,采取得力措施解决是发电厂连续安全运行的保障。虽然风机的故障类型繁多,原因也很复杂,但根据调查电厂实际运行中风机故障较多的是:轴承振动、轴承温度高、动叶卡涩、保护装置误动。

1 风机轴承振动超标

风机轴承振动是运行中常见的故障,风机的振动会引起轴承和叶片损坏、螺栓松动、机壳和风道损坏等故障,严重危及风机的安全运行。风机轴承振动超标的原因较多,如能针对不同的现象分析原因采取恰当的处理办法,往往能起到事半功倍的效果。

1.1 不停炉处理叶片非工作面积灰引起风机振动

这类缺陷常见于锅炉引风机,现象主要表现为风机在运行中振动突然上升。这是因为当气体进入叶轮时,与旋转的叶片工作面存在一定的角度,根据流体力学原理,气体在叶片的非工作面一定有旋涡产生,于是气体中的灰粒由于旋涡作用会慢慢地沉积在非工作面上。机翼型的叶片最易积灰。当积灰达到一定的重量时由于叶轮旋转离心力的作用将一部分大块的积灰甩出叶轮。由于各叶片上的积灰不可能完全均匀一致,聚集或可甩走的灰块时间不一定同步,结果因为叶片的积灰不均匀导致叶轮质量分布不平衡,从而使风机振动增大。

在这种情况下,通常只需把叶片上的积灰铲除,叶轮又将重新达到平衡,从而减少风机的振动。在实际工作中,通常的处理方法是临时停炉后打开风机机壳的人孔门,检修人员进入机壳内清除叶轮上的积灰。这样不仅环境恶劣,存在不安全因素,而且造成机组的非计划停运,检修时间长,劳动强度大。经过研究,提出了一个经实际证明行之有效的处理方法。如图1所示,在机壳喉舌处(A点,径向对着叶轮)加装一排喷嘴(4~5个),将喷嘴调成不同角度。喷嘴与冲灰水泵相连,将冲灰水作为冲洗积灰的动力介质,降低负荷后停单侧风机,在停风机的瞬间迅速打开阀门,利用叶轮的惯性作用喷洗叶片上的非工作面,打开在机壳底部加装的阀门将冲灰水排走。这样就实现了不停炉而处理风机振动的目的。用冲灰水作清灰的介质,和用蒸汽和压缩空气相比,具有对喷嘴结构要求低、清灰范围大、效果好、对叶片磨损小等优点。

1.2 不停炉处理叶片磨损引起的振动

磨损是风机中最常见的现象,风机在运行中振动缓慢上升,一般是由于叶片磨损,平衡破坏后造成的。此时处理风机振动的问题一般是在停炉后做动平衡。根据风机的特点,经过多次实践,总结了以下可在不停炉的情况下对风机进行动平衡试验工作。

1)在机壳喉舌径向对着叶轮处(如图1)加装一个手孔门,因为此处离叶轮外圆边缘距离最近,只有200

mm多,人站在风机外面,用手可以进行内部操作。风机正常运行的情况下手孔门关闭。

2)振动发生后将风机停下(单侧停风机),将手孔门打开,在机壳外对叶轮进

行试加重量。

3)找完平衡后,计算应加的重量和位置,对叶轮进行焊接工作。在实际工作中,用三点法找动平衡较为简单方便。试加重量的计算公式为

P<=250×A0×G/D(3000/n)2(g)

为了尽快找到应加的重量和位置,应根据平时的数据多总结经验。根据经验,Y4-73-11-22D的风机振动0.10mm时不平衡重量为2000

g;M5-29-11-18D的排粉机振动0.10mm时不平衡重量120g;轴流ASN2125/1250型引风机振动为0.10mm时不平衡重量只有80

g左右。为了达到不停炉处理叶片磨损引起的振动问题的目的,平时须加强对风门挡板的维护,减少风门挡板的漏风,在单侧风机停运时能防止热风从停运的送风机处漏出以维持良好的工作环境。

1.3 空预器的腐蚀导致风机振动间断性超标

这种情况通常发生在燃油锅炉上。燃油锅炉引风机前一般没有电除尘,烟、风道较短,空预器的波纹板和定位板由于低温腐蚀,波纹板腐蚀成小薄钢片,小薄钢片随烟气一起直接打击在风机叶片上,一方面造成风机的受迫振动,另一方面一些小薄钢片镶嵌在叶片上,由于叶片的动不平衡使风机振动。这种现象是笔者在长期的实际生产中观察到的结果。处理方法是及时更换腐蚀的波纹板,采用方法防止空预器的低温腐蚀,提高排烟温度和进风温度(一般应高于60℃以避开露点),波纹板也可使用耐腐蚀的考登钢或金属搪瓷。

1.4 风道系统振动导致引风机的振动

烟、风道的振动通常会引起风机的受迫振动。这是生产中容易出现而又容易忽视的情况。风机出口扩散筒随负荷的增大,进、出风量增大,振动也会随之改变,而一般扩散筒的下部只有4个支点,如图2所示,另一边的接头石棉帆布是软接头,这样一来整个扩散筒的60%重量是悬吊受力。从图中可以看出轴承座的振动直接与扩散筒有关,故负荷越大,轴承产生振动越大。针对这种状况,在扩散筒出口端下面增加一个活支点(如图3),可升可降可移动。当机组负荷变化时,只需微调该支点,即可消除振动。经过现场实践效果非常显著。该种情况在风道较短的情况下更容易出现。

1.5 动、静部分相碰引起风机振动

在生产实际中引起动、静部分相碰的主要原因:

(1)叶轮和进风口(集流器)不在同一轴线上。

(2)运行时间长后进风口损坏、变形。

(3)叶轮松动使叶轮晃动度大。

(4)轴与轴承松动。

(5)轴承损坏。

(6)主轴弯曲。

根据不同情况采取不同的处理方法。引起风机振动的原因很多,其它如连轴器中心偏差大、基础或机座刚性不够、原动机振动引起等等,有时是多方面的原因造成的结果。实际工作中应认真总结经验,多积累数据,掌握设备的状态,摸清设备劣化的规律,出现问题就能有的放矢地采取相应措施解决。

2 轴承温度高

风机轴承温度异常升高的原因有三类:润滑不良、冷却不够、轴承异常。离心式风机轴承置于风机外,若是由于轴承疲劳磨损出现脱皮、麻坑、间隙增大引起的温度升高,一般可以通过听轴承声音和测量振动等方法来判断,如是润滑不良、冷却不够的原因则是较容易判断的。而轴流风机的轴承集中于轴承箱内,置于进气室的下方,当发生轴承温度高时,由于风机在运行,很难判断是轴承有问题还是润滑、冷却的问题。实际工作中应先从以下几

个方面解决问题。

(1)加油是否恰当。应当按照定期工作的要求给轴承箱加油。轴承加油后有时也会出现温度高的情况,主要是加油过多。这时现象为温度持续不断上升,到达某点后(一般在比正常运行温度高10℃~15℃左右)就会维持不变,然后会逐渐下降。

(2)冷却风机小,冷却风量不足。引风机处的烟温在120℃~140℃,轴承箱如果没有有效的冷却,轴承温度会升高。比较简单同时又节约厂用电的解决方法是在轮毂侧轴承设置压缩空气冷却。当温度低时可以不开启压缩空气冷却,温度高时开启压缩空气冷却。

(3)确认不存在上述问题后再检查轴承箱。

3 动叶卡涩

轴流风机动叶调节是通过传动机构带动滑阀改变液压缸两侧油压差实现的。在轴流风机的运行中,有时会出现动叶调节困难或完全不能调节的现象。出现这种现象通常会认为是风机调节油系统故障和轮毂内部调节机构损坏等。但在实际中通常是另外一种原因:在风机动叶片和轮毂之间有一定的空隙以实现动叶角度的调节,但不完全燃烧造成碳垢或灰尘堵塞空隙造成动叶调节困难。动叶卡涩的现象在燃油锅炉和采用水膜除尘的锅炉比较普遍,解决的措施主要有

(1)尽量使燃油或煤燃烧充分,减少碳黑,适当提高排烟温度和进风温度,避免烟气中的硫在空预器中的结露。

(2)在叶轮进口设置蒸汽吹扫管道,当风机停机时对叶轮进行清扫,保持叶轮清洁,蒸汽压力<=0.2MPa,温度<=200℃。

(3)适时调整动叶开度,防止叶片长时间在一个开度造成结垢,风机停运后动叶应间断地在0~55°活动。

(4)经常检查动叶传动机构,适当加润滑油。

4 旋转失速和喘振

旋转失速是气流冲角达到临界值附近时,气流会离开叶片凸面,发生边界层分离从而产生大量区域的涡流造成风机风压下降的现象。喘振是由于风机处在不稳定的工作区运行出现流量、风压大幅度波动的现象。这两种不正常工况是不同的,但是它们又有一定的关系。风机在喘振时一般会产生旋转气流,但旋转失速的发生只决定于叶轮本身结构性能、气流情况等因素,与风烟道系统的容量和形状无关,喘振则风机本身与风烟道都有关系。旋转失速用失速探针来检测,喘振用U形管取样,两者都是压差信号驱动差压开关报警或跳机。但在实际运行中有两种原因使差压开关容易出现误动作:1)烟气中的灰尘堵塞失速探针的测量孔和U形管容易堵塞;2)现场条件振动大。该保护的可靠性较差。由于风机发生旋转失速和喘振时,炉膛风压和风机振动都会发生较大的变化,在风机调试时通过动叶安装角度的改变使风机正常工作点远离风机的不稳定区,随着目前风机设计制造水平的提高,可以将风机跳闸保护中喘振保护取消,改为“发讯”,当出现旋转失速或喘振信号后运行人员通过调节动叶开度使风机脱离旋转脱流区或喘振区而保持风机连续稳定运行,从而减少风机的意外停运。

5 结束语

随着中国风机制造水平的提高,风机的效率和可靠性不断提高,但风机在实际运用中故障的情况仍较多,完善系统设计、做好定期维护工作是提高风机可靠性的关键,总结经验,针对不同的故障采用针对性的方法对减少风机非计划停运也非常重要

风机故障及排除

常见风机故障原因及处理方法.

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电站风机振动故障简易诊断

常见风机故障原因及处理方法.

摘 要:分析了风机运行中几种振动故障的原因及其基本特征,介绍了如何运用这

些振动故障的基本特征对风机常见振动故障进行简易诊断,判断振动故障产生的根源。

关键词:风机;振动;诊断

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风机是电站的重要辅机,风机出现故障或事故时,将引起发电机组降低出力或停运,造成发电量损失。而电站风机运行中出现最多、影响最大的就是振动,因此,当振动故障

出现时,尤其是在故障预兆期内,迅速作出正确的诊断,具有重要的意义。简易诊断是根

据设备的振动或其他状态信息,不用昂贵的仪器,通常运用普通的测振仪,自制的听针,

通过听、看、摸、闻等方式,判断一般风机振动故障的原因。文中所述振动基于电厂离心

式送风机、引风机和排粉机。

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1 轴承座振动

1.1 转子质量不平衡引起的振动

在现场发生的风机轴承振动中,属于转子质量不平衡的振动占多数。造成转子质量

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不平衡的原因主要有:叶轮磨损(主要是叶片)不均匀或腐蚀;叶片表面有不均匀积灰或附

着物(如铁锈);机翼中空叶片或其他部位空腔粘灰;主轴局部高温使轴弯曲;叶轮检修后

未找平衡;叶轮强度不足造成叶轮开裂或局部变形;叶轮上零件松动或连接件不紧固。转

子不平衡引起的振动的特征:①振动值以水平方向为最大,而轴向很小,并且轴承座承力

轴承处振动大于推力轴承处;②振幅随转数升高而增大;③振动频率与转速频率相等;④振动稳定性比较好,对负荷变化不敏感;⑤空心叶片内部粘灰或个别零件未焊牢而位移时,

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测量的相位角值不稳定,其振动频率为30%~50%工作转速。

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1.2 动静部分之间碰摩引起的振动

如集流器出口与叶轮进口碰摩、叶轮与机壳碰摩、主轴与密封装置之间碰摩。其振

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动特征:振动不稳定;振动是自激振动与转速无关;摩擦严重时会发生反向涡动;

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1.3 滚动轴承异常引起的振动

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1.3.1 轴承装配不良的振动

如果轴颈或轴肩台加工不良,轴颈弯曲,轴承安装倾斜,轴承内圈装配后造成与轴心线不重合,使轴承每转一圈产生一次交变的轴向力作用,滚动轴承的固定圆螺母松动造

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成局部振动。其振动特征为:振动值以轴向为最大;振动频率与旋转频率相等。

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1.3.2 滚动轴承表面损坏的振动

滚动轴承由于制造质量差、润滑不良、异物进入、与轴承箱的间隙不合标准等,会出现磨损、锈蚀、脱皮剥落、碎裂而造成损坏后,滚珠相互撞击而产生的高频冲击振动将传给轴承座,把加速度传感器放在轴承座上,即可监测到高频冲击振动信号。这种振动稳定性很差,与负荷无关,振动的振幅在水平、垂直、轴向三个方向均有可能最大,振动的精密诊断要借助频谱分析,运用频谱分析可以准确判断轴承损坏的准确位置和损坏程度,在此不加阐述。表1列出滚动轴承异常现象的检测,可以看出各种缺陷所对应的异常现象中,振动是最普遍的现象,抓住振动监测就可以判断出绝大多数故障,再辅以声音、温度、

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磨耗金属的监测,以及定期测定轴承间隙,就可在早期预查出滚动轴承的一切缺陷。

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1.4 轴承座基础刚度不够引起的振动

基础灌浆不良,地脚螺栓松动,垫片松动,机座连接不牢固,都将引起剧烈的强迫共振现象。这种振动的特征:①有问题的地脚螺栓处的轴承座的振动最大,且以径向分量最大;②振动频率为转速的1、3、5、7等奇数倍频率组合,其中3倍的分量值最高为其频域特征。

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1.5 联轴器异常引起的振动

联轴器安装不正,风机和电机轴不同心,风机与电机轴在找正时,未考虑运行时轴向位移的补偿量,这些都会引起风机、电机振动。其振动特征为:①振动为不定性的,随负荷变化剧烈,空转时轻,满载时大,振动稳定性较好;②轴心偏差越大,振动越大;③电机单独运行,振动消失;④如果径向振动大则为两轴心线平行,轴向振动大则为两轴心

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线相交。

示例:某厂M5-29-NO19D型排粉机,转速n=1 450 r/min,在运行中出现振动,运

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用普通测振仪测振情况如下:

根据振动情况,振动在承力端的水平方向为最大,垂直及轴向较小,据此判断很可能是叶轮不平衡引起振动,而且振幅随转速的升高而增长很快,转速降低时振幅可趋近于零,再用听针听承力轴承声音正常,用手摸轴承温度正常,检查地脚螺栓完好,轴承和基础原因可排除,联轴器问题也不可能。检查叶轮发现叶轮磨损严重,系磨损不均匀所至,经进行

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动平衡试验,在叶轮上加平衡块重450 g后振动消除。

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2 转子的临界转速引起的振动

当转子的转速逐渐增加并接近风机转子的固有振动频率时,风机就会猛烈地振动起来,转速低于或高于这一转速时,就能平稳地工作。例如:①改造后的风机,由于叶轮太重,使风机轴系的临界转速下降到风机工作转速附近,引起共振;②基础刚度不足,重量不够,其固有频率接近旋转频率;③风机周围的其他物件、管道、构筑物的共振。④调节

门执行机构传动杆的共振。其振动特征为:该物件共振处的相对振动最大;振动频率与旋

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转频率相同或接近。

3 风机风道振动

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这种振动是由于风道系统中气流的压力脉动与扰动而引起的。

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3.1 风箱涡流脉动造成的振动

入口风箱的结构设计不合理,导致进风箱内的气流产生剧烈的旋涡,并在风机进口

集流器中得到加速和扩大,从而激发出较大的脉动压力波。其振动特征为:压力波常常没

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有规律,振幅随流量增加而增大。

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3.2 风道局部涡流引起的振动

风道某些部件(弯头、扩散管段)的设计不合理,造成气流流态不良,在风道中出现

局部涡流或气流相互干扰、碰撞而引起气流的压力脉动,从而激发出噪声和风道的振动。

其振动特征:振动无规律性,振幅随负荷的增加而增大。

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3.3 风机机壳和风道壁刚度不够引起振动。

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刚度较弱的位置,振幅就较大。

3.4 旋转失速

当气流冲角达到临界值附近时,气流会离开叶片凸面,发生边界层分离从而产生大

量区域的涡流,造成风机风压下降。旋转失速主要发生在轴流式风机中,在离心式风机的

叶轮及叶片扩压器中,由于流量减少,同样也会出现旋转失速。旋转失速引起的振动的特

征:(1)振动部位常在风机的进风箱和出口风道;(2)振动多发生在进口百叶式调节挡板、

后弯叶片的风机上;(3)挡板开度在0~30%时发生强烈振动,开度超过30%时降至正常值;

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(4)旋转失速出现时,风机流量、压力产生强烈的脉动。

3.5 喘振

具有驼峰型性能曲线的风机在不稳定区域内工作,而系统中的容量又很大时,则风

机的流量、压头和功率会在瞬间内发生很大的周期性的波动,引起剧烈的振动和噪声。喘

振是风机性能与管道装置耦合后振荡特性的一种表现形式,其振幅、频率受风机管道系统

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容量的支配,其流量、压力、功率的波动又是不稳定工况区造成的。

示例:某厂5、6号送风机(型号为G4-73-11NO25D)进风箱壁一直存在振动较大的现

象,5号相对比6号小些,振幅随负荷增加而增大,并且该炉经常缺氧燃烧,送风量不足。

风机初投产时经3600管道从炉顶进风,后来上面管道拆除,改为八米处进风,在原进风

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圆管道与进风箱连接的方圆节侧壁开孔进风。

由于结构不太合理,进风口开孔尺寸小,并且开孔6号比5号要小很多,流动面积

不足。后来在后侧各开一2 500 mm×2 000 mm的孔,并将6号原开孔尺寸L1及L2加大,

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以加大进风量,振动减少,锅炉缺氧燃烧解决。

4 结束语

风机的振动问题是很复杂的,但只要掌握各种振动的原因及基本特征,加上平时多

积累经验,就能迅速和准确判断风机振动故障的根源所在,进而采取措施,提高风机的安

全可靠性。

引风机震动故障的诊断与分析

1引言

风机与电机之间由联轴器联接,传递运动和转矩。不对中是风机最常见的故障,风机的故障60%与不对中有关[1]。风机的不对中故障是指风机、电机两转子的轴心线与轴承中心线的倾斜或偏移程度。风机转子的不对中可

以分为联轴器不对中和轴承不对中。风机转子系统产生不对中故障后,在旋转过程中会产生一系列对设备运行不利的动态效应,引起联轴器的偏转、轴承的磨损、油膜失稳和轴的挠曲变形等,不仅使转子的轴颈与轴承的相互位置和轴承的工作状态发生了变化,同时也降低了轴系的固有频率,使转子受力及轴承所受的附加力导致风机的

异常振动和轴承的早期损坏,危害极大。

2风机振动概述

某风机为双吸、双支撑离心式通风机,齿式联轴器传动,结构简图及测点布置如图1所示,其工作介质为锅炉燃烧所产生的带有灰粒等杂质的高温烟气,工作转速为740r/min。

该风机于2002年7月按计划进行检修,由于自由端轴颈变细,在检修期间利用可赛新技术实施了修复,并更换了自由端轴承及轴承座。在7月19日试运时,风机振动严重超标,其振值如表1所示,

振动谱图如图2所示。

3风机的振动特征

(1)测点1、测点2在水平、垂直、轴向3个方向的振动均在30μm以下。

(2)测点3、测点4在水平、垂直两个方向的振动均不足30μm,但轴向振动严重超标,最大振

动为测点4,高达204μm。

(3)振动数据再现性差,往往不同时间测到的同一工况的振动也有明显差别。

(4)振动不断波动,瞬间的变化范围可达几十微米。

(5)该风机在检修以前,水平、垂直方向的振动很小,轴向振动偏大(134 μm),但振值稳定,

长时间变化不大。

4故障诊断的思路

随着故障诊断工作的深入,此次对风机的故障诊断彻底摆脱了传统观念,避免了解体检查直观寻找故障的现象,同时也抛弃了目前人们常用的反向推理方法,而是采用正向推理[2]方法,避免诊断结

果不肯定、产生漏诊和误诊的现象。

使用正向推理诊断故障必须明确诊断故障范围,在能够引起风机振动故障的全部原因中与风机实际存在的振动特征、故障历史,进行搜索、比较、分析,采取逐个排除的方法,剩下不能排除的故障即为诊断结果。这一诊断结果包括两个方面:(1)当只有一个故障不能排除时,它是引起振动故障的原因;(2)当还剩下两个以上故障不能排除时,这些故障都是振动的可能原因,需要进一步试验,排除其中

无关的故障。

5风机振动的类型

从振动诊断的角度来看,风机具有以下特点:(1)风机是一种旋转机械因而有不平衡、不对中之类的故障;(2)风机是一种流体机械有旋转失速、喘振存在的可能性;(3)风机受工作环境的影响,经常造成叶片的磨损,输入的介质还可能粘附在转子上形成随机变化的不平衡;(4)风机由电机驱动,

可能存在电磁振动。

基于上述特点,风机的振动可归结为8种类型,见表3。

表3风机的振动类型

常见风机故障原因及处理方法.

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注:n为风机的转速;z为风机的叶片数。

6风机的振动试验与故障诊断

6.1轴承座动刚度的检测

影响轴承座动刚度的因素有连接刚度、共振和结构刚度。通过检测可知:连接部件的差别振动仅为2~3μm,认为动态下连接部件之间的紧密程度良好;风机的工作转速为740 r/min,远远低于共振转速,风机的振动不属于共振;风机为运行多年的老设备,结构刚度不存在什么问题。因此,风机轴承座动刚度没问题,可以排除风机转速接近临界转速和基础不牢的故障。

6.2气流激振试验

利用调节门开度对风机进行气流激振试验,在调节门开度为0%、25%、50%、75%和100%的工况下,对各轴承的水平、垂直、轴向振动进行测试,目的是判别风机振动是否是由喘振引起的。但测量结果表明:风机振动与调节门的开度无关,喘振引起的振动是高频的,振动方向为径向。从频谱上未发现高频振动,且风机的振动主要表现在轴向。因此,风机的振动不是由喘振引起的。

6.3电机的启停试验

将简易测振表的传感器置于电机地脚,若在启动电机的瞬间,测振表的数值即刻上升到最大值,或在电机断电后,数值迅速下降到零,则属于电磁振动。通过测试得知,振动随转速的升高而逐渐增大,随转速的降低而逐渐下降。因此,风机的振动不属于电磁振动。

6.4不平衡振动

风机不平衡振动最明显的特征:一是径向振动大;二是谐波能量集中于基频。而该风机的径向振动均在30μm以下,在图2所示的径向频谱中,基频振动最大只有3.35 mm/s,因此,风机的振动并非由不平衡引起。

6.5不对中故障

由不对中引起的振动主要有3个特点:(1)表现在轴向振动较大;(2)与联轴器靠近的轴承增大;(3)不对中故障的特征频率为2倍频,同时常伴有基频和3倍频。

该风机振动最明显的特征是轴向振动较大。由表1可知,靠近联轴器的轴承轴向振动为178μm,自由端轴承轴向振动为204μm;由图2b和图2d可知,轴向振动的频谱中除基频外,有明显的2倍频和3倍频,且2倍频的幅值高达基频的44%,尽管检修人员一再强调对中没有问题,但是,如果联轴器本身有问题,检修水平再高也无法排除不对中故障。

6.6部件松动或配合不良

由图2a和图2c可知,在测点3的水平方向,3倍频的分量占基频的37%;而在测点4的水平方向,3倍频的分量达到基频的60%,且存在4、5等高次谐波。显然,自由端轴承与轴配合不良,所以,也不能排除自由端轴承的松动故障。

6.7轴承故障

进一步分析谱图,未发现轴承的故障频率[3,4],说明轴承本身没问题。

综上所述,引起风机轴向振动故障的原因有两个:(1)自由端轴承与轴配合不良或者轴承松动;(2)联轴器本身的故障。其中轴承与轴配合不良是振动的根本原因,联轴器本身的故障属于次要原因,对轴承与轴配合不良产生的振动起到了加剧作用。在7月20~22日的抢修期间,经检查发现,自由端轴承偏转,联轴器部分齿面有凹坑和麻点。

7振动机理

由于轴承座偏转,在旋转状态下,轴承对轴径的承力中心点将随转速周期性地沿轴向变化。图3a表示转子在某一位置时,轴承承力中心点偏于A侧;图3c表示转子转过180°后,轴承承力中心点偏于B侧。若轴承座和基础没有弹性,则轴承承力中心点的变化始终在轴承座底边AB范围内,不会引起轴承座的轴向振动。实际上,轴承座和基础组成的支承系统具有一定的弹性,在轴承承力中心点周期性变化的作用下,轴承座将沿某一底边发生周期性的轴向振动,且振值忽大忽小,极不稳定。即使轴承座固定螺栓很紧,这种现象也难以避免。

大型风机故障的检测分析与诊断

摘要针对青岛钢铁集团银钢烧结有限公司大型风机故障的检测,用类比法图

文并茂地从时域上进行了波形特征和振动幅值对比分析,并进行了自相关图谱特

征对比分析;从频域上用幅值谱呈现的频谱特征进行了对比分析。通过时频域分

析结果,诊断出风机产生了转子不平衡和不对中的综合性故障。并结合风机机组

实际状况,做出了监护运行的决策。

两台型号为ST45001.047/0.889的大型风机,是青岛钢铁集团银钢烧结

有限公司流水线作业生产的关键设备,对公司生产起着极其重要的作用。从2004

年9月初起,1#风机就产生了异常振动,其振动值呈上升趋势,逐步接近或超过

了风机制造厂家制定的振动速度有效值(门限值)标准。Vrms=6.3mm/s。为确保生产的正常进行,及时诊断出风机故障,进而决定对设备是立即停机检修还是监护运行处理,河南狮鼎股份有限公司对该机进行了检测诊断,取得了满意效果。

一、机组有关参数及测点布置图

风机为双吸式,两组叶片各为16片,转速1500r/min,风量4500m3/min,转子长5m,叶轮直径2.5m。

电机为同步式,转速1500r/min,功率2000kW。

风机机组测点布置见图1。使用河南狮鼎股份有限公司的DCPS08B数据采集与分析处理系统,测量参数为振动速度有效值。如图1所示,在各滑动轴承座的水平、垂直、轴向三个方向上,分别对同型号(ST4500)的l#和2#风机机组进行了检测,以便进行对比分析。

常见风机故障原因及处理方法.

图1 机组测点布置图

二、1#风机机组故障的检测分析与故障诊断

在检测分析过程中,由于2#风机机组运行正常且与振动异常的1#风机机组型号相同。因此,应用了类比法在同工况、同测点、同方向的前提下,进行了检测对比分析。

经对两台风机机组检测后对比发现:1#风机机组振动变化率,从大到小按测点4、3、2、1排列;对同一测点而言,在水平方向测得的振动速度有效值,

均大于垂直方向和轴向。鉴于在电机两侧的测点1和测点2处所测振动值变化率较小,说明电机无故障,应是风机产生了故障。

为此,分别选取测点3和测点4的水平振动谱图进行了对比分析。因测点3(南瓦)水平振动谱图特征较测点4的更为明显,故对测点3水平方向的频谱特征进行分析。

1.时域图分析

常见风机故障原因及处理方法.

用1#2#风机测点3水平方向处所测得的时域图(图2、3)对比可见:1#风机时域振动谱峰比较平齐,有明显的周期性波形,而2#风机时域图上无此特征。1#风机的振动速度有效值vrms=6.183mm/s, 2#风机的振动速度效值为vrms=1.58mm/s,1#风机的振动速度有效值是2#风机的3.9倍,由此可推断 1#风机的确产生了故障。

2.时基图分析

用图4、图5的时基图对比可见:2#风机时基图呈多频率叠加特征,通频振幅为12.41mm/s:而1#风机时基图上可看到通频振幅为22.54mm/s,它是2#风机的1.82倍,其时基波形呈现出M形和正弦波组合的叠加波形,高倍频分量

叠加、振值高,导致单边摩擦削波。由此可初步推断:1#风机产生了不平衡和不对中的综合性故障,且振值较高,已产生碰弹摩擦。

常见风机故障原因及处理方法.

图4 1#风机南瓦时基图图5 2#风机南瓦时基图 3.自相关图分析

用图6、图7的自相关图对比可见:2#风机的谱峰全部在0.567以下,且谱峰高低不等;而l#风机的谱峰间隔均匀,均为40ms,谱峰高,基本一致且达到0.994。由此可进一步推断:l#风机产生了转子不平衡和不对中的综合性故障,且以不平衡故障为主。

常见风机故障原因及处理方法.

4.幅值谱分析

由图8、图9的幅值谱对比可见:2#风机轴频25Hz的振值为vrms=1.79mm/s,转子轴振的各阶倍频振动很小;而1#风机转子轴频25Hz处有显著的高值谱峰,其振值为vrms=6.47mm/s,它是2#风机的3.6倍;其频谱图基本上呈“枞树形”,它呈现出转子不平衡的频谱特征。此外,在转子轴振各阶倍频处也有显著的谱峰,除转子轴频的1倍频、4倍频的振动有效值增加几倍外,以2倍频为首的3、5、6倍频处振动有效值增大更多;转子2倍频增大许多倍,则表明有转子不对中故障。由此可更进一步推断出:1#风机产生了以不平衡为主的转子不平衡和不对中的综合性故障。

常见风机故障原因及处理方法.

图8 1#风机南瓦幅值谱图图9 2#风机南瓦幅值谱图

三、结论

综合以上时域和频域分析,结合风机机组的实际运行状况,对青钢集团1#风机机组确诊为:风机转子产生了以不平衡为主的转子不平衡和不对中的综合性故障。结合类比判断和IS02372-1974(E)振动烈度评定标准,根据不平衡、不对中故障短期内不会迅速发展、恶化的特点,做出了目前1#风机机组仍可维持运行的结论。建议该公司在使用的同时,对该风机机组加强监测,待测得的风机转子两端的振动速度有效值超过11.2mm/s时,再停机进行检修。