通风机振动故障实例诊断

1、!第22卷第6期2001年11月江苏理工大学学报（自然科学版）（NaturalsJournalofJiangsuUniversityofscienceandTechnologycience）Nov.2001通风机振动故障实例诊断徐士代，路摘淼（江苏理工大学理学院，江苏镇江212013）要通过运用旋转机械频谱诊断理论，分析工程实际中常见故障中振动烈度、振动波形表现出来的特征.运用频谱分析与相位分析相结合的方法，处理通风机开机过程中所采集的信号，并诊断通风机滑动轴承故障、转子不平衡、不对中等故障的原因.提出处理故障的对应方案.关键词通风机；振动测试；频谱分析中图分类号0347.6文献标识码A文章编

2、号（1007-17412001）06-0034-04简易诊断，是诊断设备健康状况的初级技术，它的!频谱诊断分析理论随着工厂设备的大型化、高速化及自动化，设备的结构趋于复杂化，其检查工作量大，检查质量要求高；随着频谱诊断理论和相关仪器的发展，对设备实行状态维修已成为必要和现实.设备诊断技术的类型可以分为两种：一是设备状态检测，即功能主要有设备的监测与保护，设备性能、效率的趋向控制和异常检测；二是故障诊断，即精密诊断，它对简易诊断技术判断为“可能有异常”的设备进行专门的精密诊断，其功能主要有确定异常的型式和种类，了解异常的原因，预测其发展，结合设备结构特点，指出故障原因及解决方案.其测试分析系统如

3、图1所示.Fig.1图1频谱诊断测试原理ThetestingprincipleforthefreCuency-spectrumdiagnosis!"!信号的采集与处理机械设备在运转过程中，其振动、噪音、温度、应变等物理特性，可以通过各类传感器用电测的方式记录下来，即为工程信号.实际测得的工程信号是随机信号，随机信号的处理就是建立在可用单个样本函数的平均来描述随机过程并估计各种特性.装置见图2，图中电机型号为Y400-50-4三相异步电动机，功率450kW，电压（6000V，1485rmin24.92z）.数字化后的随机信号，可以在时域频域内进行相互转换和分析.在时域内，能够得到随时间

4、变化而产生的波形（或幅值）变化；在频域内能够得到随频率变化而产生的幅值变化（即频谱图），在工程运用上，以后者较为重要，通过频谱分析和相位分析，进行设备故障诊断.垂直方向；水平方向；轴向!"#Fig.2图2机组系统及测点布置简图Themachinesystemandthelocationoftestingpoints!"#几种常见故障频谱的分析对于旋转机械，当振动增大并剧烈时，其故障的震动形式随着故障性质类别的不同而不同，故振动监测技术就成为对旋转机械进行故障诊断的实用且有效的方法.旋转机械常见故障有转子不平衡、联结不对中、松动、摩擦碰撞等，其中转子不收稿日期2001-05-

5、16作者简介徐士代（，男，河南桐柏人，江苏理工大学硕士生.1974-）第6期徐士代等：通风机振动故障实例诊断35平衡与不对中引起的故障约占80%，其他故障为20%3.各种故障特点如下：（l）转子不平衡振动特点.不平衡转子在旋结厂的关键设备，风机机组由电动机、联轴器、风机等组成，传动方式是由电动机通过联轴器直接驱动风机.3"机组原准备在2000年l0月进行设备大修，但在7月27日进行振动测试发现，与前次相比振动值出现明显变化，如表l所示.并且电动机传动端轴承温度也出现异常，为l65C（正常约为50C），为此于8月3日进行了精密诊断，经分析得出，故障原因是风机轴承出现故障.转时产生离心力

6、，该力大小正比于偏心距、偏心质量和转动角速度的平方，力方向随着转子的运转而变化，它对支承轴承构成动压力，引起轴承的强迫振动.不平衡振动的激振频率与转轴频率相等，振动能量集中在轴频上；因滑动轴承的构造容易产生水平方向的振动，故此时振动方向以径向为主，旋转式机械的轴向振幅与径向相同；其相位变化与旋转标记同步；其振动烈度及振动形态与转速呈正变关系（共振情况除外），转速降低的同时位移量趋于零.从典型的不平衡状态的振动频谱图中可以看出，振动主要发生在工频50hz处，二、三和四倍频处的振值相对较小.从频谱图上看，转子不平衡与不对中在相位上有明显差异，前者在轴瓦同一测点上，其垂直和水平方向的振动相位差为90

7、 ，后者在联轴器两侧轴承座径向上振动相位差接近l80 5；在幅值大小上，前者同转速的平方成正比，后者与振幅大体一致，与转速无关；转子不平衡和不对中与机械松动的差异，通常情况下，只要径向各次谐波的振动幅值小于工频分量幅值的50%，则可判断为不平衡，超过工频振动幅值的50%，则可能是机械松动.（2）不对中振动特点.不对中有两种基本类型，即角度不对中和平行不对中.在振动方向上，易发生轴向振动；其激振频率以联轴节的频率为主，若激烈时则达2!3倍，其振动形态与转速无关，不趋于零.从频谱图上看，轴向振动幅值大于径向振动最高幅值的50%，或者径向振动二倍频幅值大于一倍频幅值的50%，且轴向振动幅值较大，则可

8、认为是不对中故障4.（3）松动.在松动情况下，易发生垂直方向振动，除不平衡和不对中引起的强制力外，还须考虑重力影响.松动现象有弹簧的特性，是非线性的，故因松动激发振动的频率，除以旋转频率的振动外，还会发生高次谐波振动，也会发生l2倍、l3倍等分数级谐频振动或共振，通常3倍分量较大.其振动形态当转速增大或减小时，有跳跃现象.振动频谱分析诊断实例1机组概况安徽马钢（集团）公司烧结厂3"通风机是烧表1初始测点振动烈度幅值Tab.1TheinitialvibratiOnintensityamplitudeOftestingpOintsmmS注：电机、风机均采用滑动轴承测试及诊断2000年7月

9、27日以前，机组运行比较正常，出现异常后在7月27日、7月28日、8月3日进行精密测量（测试结果见表l），发现2"轴承座振动达到了6mmS，3"轴承座振动虽呈减小趋势，但从振动波形观察，存在明显故障，根据ISO2372国际振动标准，该机组处于不可运行状态.2"滑动轴承和3"滑动轴承振动的波形和频谱图如图3所示.从表l中可以看出，测点2#和测点3"振动烈度幅值较大，并结合2"轴承处温度明显偏高，大致判断出故障出现在2"轴承和3"轴承处，从图3上可以得到，2#振动频率为转频的l!6倍频，2!和2"频率结构与其

10、类似，由振动波形知道轴承存在冲击振动.3"振动频率为转频的l!20倍，3!和3"频率结构与其类似，其振动波形存在显著的冲击特征.由于设备正常运行时，2"轴承和3"轴承不存在异常外力冲击，根据振动波形和频谱分析得出的诊断结论，对该机组进行了检修，发现2"轴承调整垫铁碎裂，3"轴承两个调整垫铁严重松动，并且下轴承上口脱落一块.检修时还发现4"轴承存在严重2.卷风机3点轴承振动最表3.由振动测试数据知，大.3"、3#方向的振动波形和速度频谱如图4所示.Tab.3测点表3初始检测振动烈度幅值Theinitialvibrat

11、iOnintensityamplitudemmsOftestingpOints电机ll$53.522$44.233$06.5风机42$04.0s日期l!l"l#2!2"2#3!3"3#4!4"4#机轴频、故初步判断为转子不2倍频和高次谐波，平衡或转轴不对中.通过改变转速发现振动烈度幅值与转速的平方呈正变关系，可得出有转子不平衡故障因素存在；又由于2倍频、高次谐波以及所以对测点2、3#方向振动明显，3的轴向振动进行相位测量，得相位差是l90 ，第6期徐士代等：通风机振动故障实例诊断37对中因素，并综合机组各点振动特征和该机以往的测试诊断经验可诊断故障为：风

12、机转子动平衡状况2建议停机检差；风机轴与电机轴明显对中不良.（2）旋转机械故障振动诊断技术在理论上已相当完备，运用频谱分析和相位分析，可以有效地诊断和检测常见故障，但对故障产生的原因，由于工况上差异较大，仍然应具体分析.（3）转子不平衡或联轴器转轴不对中都能引起通风机发生工频主振，可以通过相位差或振幅与转速的关系来进一步判别.（润4）滑动轴承一定不能在干摩擦下运行，滑油膜不仅可以避免高温灼蚀轴承，更重要的是保持运转稳定性.修.在检修中发现，联轴器的联接孔尺寸比要求的尺寸偏大，是造成机组轮轴对中差的主要原因；风机转子动平衡校正为44.9gl23 ；22.7g设备运行平稳，测试数据23l .故障处

13、理后开机，如表4.Tab.4测点表4检修后振动烈度幅值Thefinalvibrationintensityamplitudeoftestingpointsmms电机l2 .2 .l .l3 .3 .2 .2风机参考文献lCharlesJackson.thepracticalvMibrationprimer.：s.l.GulfpublishCompany，l97l.2蒋国平，王国林，周孔亢.农用运输车整车振动特性的试验研究J.江苏理工大学学报，2 l，22（：4）37-4 .3张正松，傅尚新.旋转机械振动监测及故障诊断M机械工业出版社，.北京：l99l.4左经刚，曹建伟.典型故障频谱的分析J.中

14、国设备管理，：2 l（l）42-44.5蔡广斌，温宾江.状态检测、故障诊断技术在离心（2）：压缩2机上的应用J.风机技术，2 42-45.VA3结论（l）设备状态监测技术与故障振动诊断技术相结合，可以及时、准确、有效地对大型风机进行设备管理、故障诊断.AsampleDiagnosisofvibrationtroublesofventilatingFansXUSMi-dai，LUMiao（Facultyofscience，Jiangsuuniversityofscienceandtechnology，Zhenjiang，Jiangsu2l2 l3，China）Abstract：Basedonth

15、etheoryofrotatingmachineryfreCuency-spectrumdiagnosis，thevibrationin-tensityandvibrationwave-spectrumcharactersofcommonfaultsofthefanareanalyzed.FreCuency-spec-trumanalysisandphaseanalysisareusedinterchangeablytoanalyzethecollectedsignalsoftheworkingfanandtodiagnosesuchvibrationfaultsaslooseslidingb

16、earing，unbalancedrotors，non-alignmentshafts.Final-ly，somecountermeasuresarepresented.Keywords：ventilatingfan；vibrationmeasurement；freCuency-spectrumanalysis（责任编辑陈持平）通风机振动故障实例诊断作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：徐士代， 路淼江苏理工大学理学院,江苏理工大学学报(自然科学版)JOURNAL OF JIANSU OF SCIENCE AND TECHNOLOGY2001,22(6)1次1.蔡广斌;温宾