• 大型風機故障的檢測分析與診斷

    作者:王殿武和萌林毛華偉

    摘要:針對青島鋼鐵集團銀鋼燒結有限公司大型風機故障的檢測,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,并進行了自相關圖譜特征對比分析; 從頻域上用幅值譜呈現的頻譜特征進行了對比分析.通過時頻域分析結果,診斷出風機產生了轉子不平衡和不對中的綜合性故障.并結合風機機組實際狀況,作出了 監護運行的決策。


        兩臺型號為ST45001.047/0.889的大型風機是青島鋼鐵集團銀鋼燒結有限公司流水線作業生產的關鍵設備,電鍍層測厚儀對公司生產起著極其重要的作用。從2004年9月初起1#風機就產生了異常振動其振動值呈上升趨勢逐步接近或超過了風機制造廠家制定的振動速度有效值(門限值)標準。Vrms=6.3mm/s。為確保生產的正常進行及時診斷出風機故障進而決定對設備是立即停機檢修還是監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,爐溫曲線測試儀取得了滿意效果。
        一、機組有關參數及測點布置圖
        風機為雙吸式兩組葉片各為16片轉速1500r/min風量4500m3/min轉子長5m葉輪直徑2.5m。
        電機為同步式轉速1500r/min功率2000kW。
        風機機組測點布置見圖1。使用河南獅鼎股份有限公司的DCPS08B數據采集與分析處理系統測量參數為振動速度有效值。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#風機機組運行正常且與振動異常的1#風機機組型號相同。因此應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。
        經對兩臺風機機組檢測后對比發現:1#風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是風機產生了故障。
        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#風機時域振動譜峰比較平齊有明顯的周期性波形而2#風機時域圖上無此特征。1#風機的振動速度有效值vrms=6.183mm/s 2#風機的振動速度效值為vrms=1.58mm/s1#風機的振動速度有效值是2#風機的3.9倍由此可推斷 1#風機的確產生了故障。
        2.時基圖分析
        用圖4、圖5的時基圖對比可見:2#風機時基圖呈多頻率疊加特征通頻振幅為12.41mm/s:而1#風機時基圖上可看到通頻振幅為22.54mm/s它是2#風機的1.82倍其時基波形呈現出M形和正弦波組合的疊加波形高倍頻分量疊加、振值高導致單邊摩擦削波。由此可初步推斷:1#風機產生了不平衡和不對中的綜合性故障且振值較高已產生碰彈摩擦。
      

    圖4  1#風機南瓦時基圖         圖5  2#風機南瓦時基圖

        3.自相關圖分析
        用圖6、圖7的自相關圖對比可見:2#風機的譜峰全部在0.567以下且譜峰高低不等;而l#風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#風機產生了轉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#風機軸頻25Hz的振值為vrms=1.79mm/s轉子軸振的各階倍頻振動很;而1#風機轉子軸頻25Hz處有顯著的高值譜峰其振值為vrms=6.47mm/s它是2#風機的3.6倍;其頻譜圖基本上呈“樅樹形”它呈現出轉子不平衡的頻譜特征。此外在轉子軸振各階倍頻處也有顯著的譜峰除轉子軸頻的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;轉子2倍頻增大許多倍則表明有轉子不對中故障。由此可更進一步推斷出:1#風機產生了以不平衡為主的轉子不平衡和不對中的綜合性故障。

    圖8  1#風機南瓦幅值譜圖        圖9  2#風機南瓦幅值譜圖

    三、結論
        綜合以上時域和頻域分析,凱恩KM940煙氣分析儀結合風機機組的實際運行狀況對青鋼集團1#風機機組確診為:風機轉子產生了以不平衡為主的轉子不平衡和不對中的綜合性故障。結合類比判斷和IS02372-1974(E)振動烈度評定標準根據不平衡、不對中故障短期內不會迅速發展、惡化的特點做出了目前1#風機機組仍可維持運行的結論。建議該公司在使用的同時對該風機機組加強監測待測得的風機轉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.設備狀態監測與故障診斷技術及應用.化學工業出版社,2003
    2.王殿武.機械振動與故障診斷.洛陽機車廠,2002

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