反应釜搅拌轴共振问题的解决

一 6 6 一 故障诊断 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 5 年 第1 8 卷 反应釜搅拌轴共振问题的解决 计均平 王波 陶惠祥 长春化工 江苏 有限公司 江苏 常熟 2 1 5 5 3 7 摘要 通过频谱检测分析了搅拌机共振的原因 提出了解决方案 实施后效果良好 关键词 反应釜搅拌机 共振 频谱监测 解决方案 当强迫振动频率与某 固有频率一致 时便会 发 生共振 共振 很容 易导致机器设备提前失效或发 生灾难性的损坏 固有频率可 以是转子的固有频率 支撑框架 的固有频率 基础 的固有频率 传动皮带的固有 频率等等 强迫振动频率包括不平衡 不对 中 松动 水流冲击 轴承故障等振源频率 1 案例分析 以下为一个典型案例 某单位一台新安装的 反应釜搅拌机 电动机使用的是A B B 厂牌 功 率3 0 k W 变频 转速 1 4 8 0 r p m 减速机为S E W 牌 X3 F S 1 2 0 F 减速机 速 L 2 5 7 搅拌机 由德国 E KA T O公司生产 搅拌桨叶共三层 每层安装两 个叶片 该设备2 O 1 4 年l O 月安装完成 并水运转测试 图1 搅拌机测点布置 分别在2 5 Hz 3 0 Hz 3 5 H z 4 0 H z 4 5 Hz 5 0 Hz 转速状态下检测搅拌机高低液位时的振动值 2 0 1 4 年 1 O 月2 0日搅拌机 水运转 振动 检测 数 据 当变频测试为2 5 HZ 搅拌桶 内液位在第二层 浆 叶以下时 设备整体出现 了剧烈的振动 而在 其它状态下测试 设备整体状况 良好 表1 各测点振动数据 m m s M 0 测点 M I 测点 液位 水 变频 V H V H 第二层浆叶以下 1 3 5 1 1 0 9 8 9 4 2 5 H z 满液位 4 3 2 9 3 8 2 8 2 5 t t z 第二层浆叶 以下 4 6 3 9 3 5 2 7 3 0 H z 满液位 3 6 2 6 2 7 1 8 3 0 H z 第二层浆叶 以下 3 4 2 7 2 3 1 5 3 5 H z 满液位 2 9 2 5 1 8 1 5 3 5 H z 第二层浆叶以下 3 4 2 7 1 7 1 6 4 5 H z 满液位 2 8 2 3 1 3 1 5 4 5 H z 第二层浆叶 以下 2 9 2 2 1 4 1 4 5 0 H z 满液位 2 7 2 3 1 5 l 3 5 0 H z 通过水运转测试 我们确 定此 台设备存在着 一 定的 问题 在正式生产前必须找 出设备异常的 原因并加 以解决 否则将影响后续设备 的正常生 产 为 了找到异常 的原因 首先检查 了设备安装 是否存在 问题 对搅拌桶的水 平度 搅拌轴的偏 摆度进行 了复测 复测结果轴偏摆度 1 5 mm 远 远小于E K A T O安装标准4 6 mm的要求 因此可排 除安装不 良问题 作者简介 计均平 1 9 7 0 一 男 江苏人 大学本科 工程 师 现在长春化工 江苏 有限公司 台企 任机械课课长 第4 期 计均平等 反应釜搅拌轴共振问题的解决 一 6 7 一 窝 睫圈 卿薯 望 Wl I l i l l i 匿 n圈 啊喇懿 i l W l l l l l l 图2 搅拌机轴偏摆度检测 在排除 了设备安装不 良的可能后 对设备做 了进一步振动频谱检测 通过振动频谱分析 未 发现轴承 齿轮等零部件 的故障损坏频率 当设 备振动正常时 检测振动频谱如图3 所示 未发现 明显的故障频率 图3 M H i IJ 点频谱图 当设 备 出现 异 常振 动 时 采 集 振 动频 谱 发 现 振 动主要来源 于4 3 0 r p m转速 频率 计 算发 现此频率并非 电动机 减速机 搅拌轴的转速频 率 此异常频率从 何而来 只需找到此异常频率 的来源并将其消除 此 台设备的问题就解决了 图4 M I I I U 点频谱图 为 了找 出4 3 0 r p m振动频率的来源 我们怀疑 搅拌轴存在共振 故对搅拌轴进行 了敲击测试 测试结果发现搅拌轴 的第一阶固有频率在4 8 0 r p m 左右 与4 3 0 r p m的异常振动频率很接近 这就证 明我们 的初 步判 断是对的 异常振动来源是搅拌 轴 的共振 要使搅 拌轴发生共振 必须要有接近 于固有频率的强迫 振动频率才可激 发共振 我们 计算 了各转动部件 的转速 认为激 发共振 的几率 不大 故怀疑是搅 拌桨 叶和流体推 力 使得搅拌 轴和底部轴套的撞击频率激发了搅拌轴的共振 尊 勇 黼 咖 哟愈 霉 主撑粕 脚 啦 耀 粕 住 辅瓤溶 t I 蛾 姊 m皆 t 鳍 t 一一l l k B Ill j一 l矗 l 鹤 瓤 獬 魏 0 臻 一 i 鞴 赫 一 S n e c f f u m 0 一 h 1 I 蓝图 S h O wS b e E we c n a 8 S 0 眦v 4 8 O沁 5 t Oc p M 0e 删 50 n c e o f l 1 髓 t c 1 l 1 图5 搅拌轴敲击测试频谱 为 了解 决搅 拌轴共振 问题 我们考虑将轴套 间隙放 大 使轴和轴套 的撞击频率发生改变 避 开搅拌轴 的第一阶 固有频率 从而将共振 问题根 本解决 我们使用P T F E 材料加工了一 只轴套 尺 寸 比原轴套 内径放大 了3 ram 将 原轴承 更换后再 进行测试 结 果共振状 况再未发生 目前此 台设 备已正常投入生产使用近2 个月 没有发生共振现 象 图5 加工更换新的轴套 2总结 解决共振 问题可通过 改变结构 刚性 增加或 下转7 3页 第4 期 魏光华 L N G接收站B OG压缩机状态监测技术 一 一 1 5 2 5 9 l 4 2 l 6 l 3 1 9 5 O 5 9 6 1 1 6 A 1 O7 1 1 1 5 8 1 4 1 3 2 3 1 6 l 3 2 1 7 0 5 l 1 4 4 l 3 7 A 2 1 2 5 9 3 6 3 6 l 6 1 3 1 9 6 0 5 1 O 0 6 l 1 6 A 1 O1 一l 3 l 1 4 6 4 4 3 1 6 1 3 1 7 0 5 1 O 9 6 1 3 7 A 2 l 4 9 6 1 l 3 4 1 6 l 3 2 1 5 O 5 8 0 4 l 1 6 B 1 O3 1 3 l 5 6 6 6 1 5 2 1 6 l 3 1 6 0 5 1 O 8 2 1 3 7 B 2 从表1 中分析 BOG 压缩机最薄弱之处是气缸 主填料及一级支撑环 导向环 如 同水桶 的短 板 效应 影响着该 台压缩机 的整体可靠性和使用 寿 命 支撑环磨损量与运行时 间和支撑环 的接触 压 力有关 而BOG压缩机最重要的做 功部件 一活 塞环 的磨损速率并不高 基本不影响大修周期 活塞 环 由非金属 自润滑材料 石墨或其它材料填 充聚四氟 乙烯 等制造 磨损量由公式 2 计算 h K P Vt 式 2 式 中 h 径 向磨损量 m K 磨损 因数 m N m 与材料有 关 P一 活塞环与气缸 间的接触 压力 P a 与工作 中活塞环两侧 的压力和压 紧力 有关 V一 活塞环 的平均速度 m s t 一 磨损时间 综上所述 通 过有针对性地制定维修计划和 检修 范 围 可在节约维修 费用 的同时提 高设备可 靠性 2 2维修策略和可靠性分析 早 期 传 统 的维 修模 式 采 取 事后 维修 和 定 期 维修 有 关统计数据 表明事后维修 造成的生产 和 维修损 失费用较 高 特 别是在连续 生产和营运 的 企业 费用更 高 定 期维修 是基 于设备疲 劳 曲线 浴盆 曲线 或者认为设备的寿命 与时间有关的 判断 但现代设备失效模式的统计分析发现 与 时间有关的失效 只占总失效模式的1 1 而与时间 无关或带有随机性的设备失效模式占8 9 经过科 学论证和大量数据统计说 明 基于状态监测 的预 知性维修 以可靠性为 中心的维修 模式等 先进维 修策略或管理模式更为科学合理 以 B OG往复压 缩机为例 易磨损件 填料环 活 塞环 支撑环 和气体密封等 与运行时间有关 但 不同部件 的 寿命又有差别 经过维修 中的测量 统计分析找 到薄弱点 有针对性地进行小修 再结合状态监 测实施中修和大修的维修策略 既可 以降低维修 费用 又可以提高设备利用率和设备可靠性 参考文献 1 A P I 6 1 8 2 0 0 7 石油 化学和气体工业设施用往复压缩机 S 2 A P I 6 7 0 2 0 0 0 振动 轴向位置和轴承温度监测系统 S 3 叶忠志 张园星 液化天然气B O G压缩机选型分析 J 石油 和化工设备 2 0 1 3 1 6 3 6 1 6 3 4 陈峰 纪琳 林振宇等 大型往复式压缩机的状态监测与 诊断 J 管道技术与设备 2 0 1 0 l 8 4 2 5 2 7 收稿日期 2 0 1 1 2 3 0 修回日期 2 o I 5 0 2 2 6 上接6 7 页