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高压风机异常振动故障的分析诊断与处理

发布者::admin   发布时间: :2010-03-11 23:49 浏览次数: :

摘要  介绍了香海热电厂高压风机的电动机冷却风扇叶片脱落引起振动故障的识别分析诊断处理过程及结果,通过频语分析等手段,排除假象找到振动的根本原因,迅速及时解决问题。
        旋转机械的振动监测与故障诊断在电厂中有着重要的实际应用价值,根据对机械振动信号的测量与分析,可以提前发现故障,及时处理,消灭故障于萌芽之中,避免事故扩大使设备损坏酿成不可挽回的巨大损失。现将热电厂应用这项技术准确判断解决了一起典型故障的过程,介绍给大家。
        一、发现问题
        2002年12月20日,香海热电厂1#炉高压风机(美国产海本多级离心机),在日常检测中发现,测点8(图1)轴承水平振动比平时大出五倍,最大振动有效值7.6mm/s(图2),已严重超过标准。
驱动电机功率110kW,转速3000r/min,通过增速器(i=1.288)使风机转速达到3860r/min。
       

        二、故障分析与处理
        1.故障前后

        测得的振动速度有效值见表1,从表1中可以看出,振动最大的是风机外侧轴承水平振动8H(7.6mm/s),振动变化率最大的是风机内侧轴承水平振动7H(6倍)。据此并不能说明故障点的准确位置和故障原因,需进一步进行频谱分析。
     

        2.对照故障前后风机外侧轴承水平振动频谱图3和图4,可以看出图中有两个较大的峰值,其特征频率分别为3853r/min和2989r/min。前者为风机转速,后者为电机转速。正常时(图3),风机的振动水平大于电机。而故障时(图4),电机振动水平不但远远大于正常时的水平,而且也远远大于风机水平。因此初步判断振动原因在电动机及低速齿轮轴部分。
        3.再对照故障前后其他测点的频谱特征,发现都存在这样一个现象,即都像风机外侧轴承水平振动那样有一个电机转速一倍频的突增,进一步说明振动原因在电动机及低速齿轮轴部分(限于篇幅,仅选示电机外侧轴承垂直振动1V故障前后频谱图5、图6)。

        4.为审慎起见,查看各滚动轴承的状态变化,通过观察各轴承部位测点的尖峰能量(gSE值及频谱图,均正常,无明显变化,故可排除轴承故障的可能性。gSE值是美国 ENTEK公司产品中特有的测高频能量的一个参数,经验证对滚动轴承的状态监测很有效)
        5.现在目标锁定电动机及低速齿轮轴部分:故障特征频率为一倍频,通常对应故障有不平衡、轴弯曲、基础松动、共振等。
        首先,检查电机基础及齿轮箱部分,排除了松动及共振故障的可能性;检查各部温度均正常,排除局部摩擦过热造成热变形弯曲的可能;考虑故障的突发性,并且通常电机转速的一倍频反映的是不平衡,因此故障可能性比较大的就是电机平衡被破坏了。
        6.另分析所测相位情况,电机外侧(即电极风扇侧)水平1H与垂直1V相位差接近90°(垂直与水平振动相位差接近90°也是不平衡的一个特征),但电机内侧轴承位置却无此种现象,说明不是电动机转子产生了不平衡,而且电动机转子都是整装的,突然发生不平衡的可能性很小。电动机最薄弱处当属其端部冷却风扇,发生风扇故障而引发局部不平衡的可能性是很大的,这也与只是电机外侧(即电极风扇侧)出现90°相位差的情况相吻合,因此判断电机局部不平衡,建议检查电动机外侧冷却风扇。
        根据上述分析,及时停机检查,结果发现:电机风扇的6个扇叶掉了1个,造成了不平衡。风扇修复后测得振动频谱图如图7,振动有效值见表2。各点振动均恢复正常。如故障时最大的风机外侧轴承水平振动8H由7.6mm/s降为2.3mm/s。

        三、小结
        此次振动故障原因在电机处,而振动最突出的却在风机处。若按常理,头痛医头,脚痛医脚,则无法对症消除故障,这正是状态监测诊断技术的优势所在,尤其对区分变速机械的振动原因很有用。

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