旋转设备振动案例分析

1、旋转设备振动案例分析一、水流作用引起的振动1、异常情况简介：7号机1号、2号循环泵并列运行时，2号循环泵电机上机架振动变化不大，1号循环泵电机上机架水平振动最高达到0.17mm；站在电机上机架的平台上有很强的晃动感，1号循环泵电机电流为185A, 2号循环泵电流为225A；两台泵的出口压力均为0.22MPa。1号循环泵单独运行时的参数：电流225227A，出口压力0.155MPa（2号泵单独运行出口压力也为0.155MPa），电机上机架水平振动最大0.04mm。2、振动分析：当1号循环泵单独运行时，电机电流，电机上机架振动，泵出口压力均处于正常状态。当与2号泵并列运行时，此时1号泵性能不如2号

2、泵性能好，2号泵的出口水压对1号泵产生影响，即水力冲击或1号泵入口产生涡流现象，1号泵的流量大幅度降低，出现1号泵在并列运行时电机上机架水平振动大和电机电流低的现象。分析原因为1号循环泵的泵体密封环与叶轮密封环由于磨损间隙过大，泵的轴套与导向橡胶轴承间隙由于磨损超标。3、结论：3个月后利用机组小修的机会对7号机1号循环泵解体检查，橡胶轴承磨损严重与轴套的总间隙达2.5毫米，叶轮密封环间隙达7毫米。导叶室内积聚有许多细砂。二、由于处理缺陷工艺程序不正确引起的振动1、详细经过2012年8月30日9时20分，1号机汽泵转速5140r/min，机组负荷280MW，点检员现场点检发现汽泵振动增大，振动产

3、生的声音也很大，用听针进行听诊，驱动端声音比非驱动端声音偏大，由于振动太大，没有听到有摩擦的声音，用点检仪测定振动主要以工频振动为主。点检员申请降低汽泵转速运行观察，晚上低负荷时停汽泵检查，当转速降低时，振动的振幅值也在下降。8月31日4时50分停泵检查，解体联轴器罩发现联轴器膜片出现多处对称裂纹，此时由于电泵偶合器润滑油滤网堵塞，润滑油压不断降低，偶合器轴瓦温度在不断上升，切换滤网操作有断油危险，为了防止发生引起停机事故，因此没有进一步检查，更换联轴器膜片后恢复运行。13时15分汽泵冲转运行，转速在4100r/min以下时运行较稳定，振动值不是很大，汽泵继续升速时，汽泵轴瓦的振动值随着转速升

4、高振幅值增加。8月30日晚上更换电泵偶合器的所有润滑油，清理润滑油滤网，9月1日进行第二次停运汽泵检查，检查发现联轴器中心偏差较大，非驱动端轴承室油封有摩擦的痕迹。采取了更换新油封，重新调整驱动端、非驱动端轴瓦抬量和左右方向的对中，重新对联轴器找中心。当天晚上18时冲小机运行，汽泵运行正常。2、原因分析2.1 汽泵联轴器中心跑偏的原因分析1号机汽泵在最后一次检修找中心后，进行了多次机械密封更换工作，由于每次都是更换单套机械密封，在更换时必须把需要更换机械密封端的轴承架拆卸下来，当汽泵的一端轴承架拆掉，另一端不动的情况下，汽泵转子垂直支撑点为：有轴瓦一端的轴承支撑和靠近另一端某一级叶轮入口对应导

5、叶密封环的支撑。 对于更换驱动端机械密封时，虽然拆卸轴瓦时进行了解体前轴瓦抬量的记录，但由于进行的是一端单抬，在回装过程中由于测量的误差和单抬的误差，转子中心的上下方向位置是不可能恢复到原来位置，这样就会产生联轴器中心上下方向相对原来的中心跑偏。转子的左右对中，是把下瓦翻到轴颈上，进行左右旋转，凭借手感的紧力来确定左右对中，由于在更换机械密封前后为不同检修人员，手感紧力是不一样的，这样就会产生转子左右对中位置发生变化。并且还会出现当叶轮入口与对应导叶的密封环有磨损现象时，叶轮入口外圆和导叶密封环内圆产生不规则椭圆，撤掉轴瓦时，转子着落的左右位置要发生修前和修后左右位置发生变化，这样就会产生联轴

6、器中心左右方向相对原来的中心更严重的跑偏。在更换非驱动端机械密封，驱动端的膜片联轴器处于连接状态，由于存在着中心偏差，把非驱动端轴承架拆卸后，膜片联轴器具有一定的刚性作用，转子有可能还会出现憋劲现象，这样就会产生转子中心位置与检修前发生更大的变化。2.1 非驱动端轴承室油封碰磨分析对于本次非驱动端轴承室油封发生左右方向碰磨，是由于1号机汽泵已进行了多次更换机械密封，联轴器中心已经有较大的不同心，因此在调整非驱动端轴瓦对中时，由于联轴器对转子产生憋劲，以及叶轮入口外圆和导叶密封环内圆可能发生过碰磨，形成不规则椭圆，由于以上两种原因，在进行非驱动端左右对中虽然调整合格，但回装后非驱动端的对中不一定

7、合格，这样就会产生油封碰磨现象。三、立式旋转设备部件自身的激振力引起的振动1、振动劣化经过：2009年6月前，6号机2号循环泵电机上机架垂直振动一直在0.015mm以下，水平振动在0.045mm以下，运行平稳，振动数值比较稳定。在6月份的设备点检和通过设备的劣化分析中发现电机上机架垂直振动在不断的增大，水平振动也在增大但不太明显，到7月份垂直振动最大可达0.08mm，水平0.06mm。2、振动的分析：根据实际的振动情况，在现场分别对电机上机架及下滚动轴承座的多个测点进行了测量。下表为振动测量值。表1 振动单位：m（mm/s）方向测点1测点2X61（1.3）15(0.46)Y68(1.56)17

8、(0.61)A72（3.43）31（1.61）注：测点1为电机上机架测点，测点2为电机下轴承座测点。X、Y为互相垂直的两个水平方向振动值，A为轴向振动值。表中数值（）外为振动位移，（）内为振动速度。根据GB/T 6075.3-2001振动烈度在B区（2.34.5mm/s）可长期运行，在C区（4.57.1mm/s）不宜长期运行，在D区（7.1mm/s以上）不宜运行。从表1可以看到，测点1、2各方向振动位于B区，可长期运行。以上振动数值虽然符合标准，但根据现场的历史记录，电机上机架的垂直振动有了较大幅度的增加，并且由于垂直方向的载荷力相对水平方向大的多，振动破坏力度会更大，是属于不安全的振动。通过

9、频谱分析仪，对振动结果进行了频谱分析。下面为测量的振动频谱图。图1 测点1X向速度频谱图图2 测点1Y向速度频谱图图3 测点1A向速度频谱图图4 测点2X向速度频谱图图5 测点2Y向速度频谱图图6 测点2A向速度频谱图通过分析，可以看到测点1、2的频谱图存在如下的特征：（1）在径向方向占优势的是1X转速频率，同时存在着高达10阶以上的谐波成分，前5阶成分较为明显；（2）在轴向占优势的是4X转速频率，且其数值远远大于基频成分，其他成分很少。分析以上振动特征并结合现场的实际情况，6号机2号循环泵电机振动大的可能原因为：（1）径向方向的振动频谱为典型的机械松动特征，同时不能排除对中不良及轴瓦磨损；（

10、2）轴向4X转速频率（即25Hz成分）的特征，根据电机的实际结构，该成分的可能来源为推力瓦的“瓦块通过频率”成分，即在运行中由于某些原因导致推力瓦刚性降低。3、申请停泵解体检查2009年8月9日申请6号机2号循环泵停泵检查，主要检查项目包括：泵与电机的联轴器中心复查，导瓦间隙和空气间隙复查，电机上机架解体拔推力头对推力瓦检查等。解体检查结果：（1） 联轴器中心圆周偏差0.09mm，端面偏差0.07mm，有轻微超标，不是主要振源。（2） 空气间隙合格，偏差小于10%，导瓦总间隙最大0.25mm，有轻微超标，但不是主要振源。（3） 推力头与镜板的连接螺栓有四条松动，推力瓦块后顶丝槽内的银铜片有五个

11、出现脆裂，是引起振动的主要来源。采取的修复措施：把八块推力瓦后顶丝槽内的银铜片进行全部更换，更换了推力头与镜板间的绝缘垫板，镜板与推力头组装后调整了镜板平面与推力头轴心的垂直度，其它各部位在回装时都进行了调整合格。修复后试运现场振动测试结果：表2 振动单位：mm方向测点1（上机架）测点2（下轴承座）X（水平）0.0310.008Y（水平）0.0280.007A（垂直）0.0110.009四、典型的动静碰磨振动1、振动概况2 号机给水泵小汽机前后轴瓦均为可倾瓦，该小汽机在大修前，振动很好。大修后启动给水泵小汽机，出现了轴振和瓦振增大，并且振动大幅波动，没有规律。前瓦轴振1X 波动范围52121

12、微米，前瓦轴振1Y 波动范围3363 微米。后瓦轴振2X 波动范围1218 微米，后瓦轴振2Y 波动范围1249 微米。就地实测瓦振，前瓦瓦振水平振动12 微米、垂直振动16 微米，后瓦瓦振水平振动125 微米、垂直振动46 微米。轴振是前瓦大，后瓦小，瓦振是前瓦小，后瓦大。就地做瓦振频谱分析：就地瓦振频谱主要是一倍频分量，有一定的低频分量。TN8000 系统上看，主要是一倍频。振动波形上2Y 有点毛刺。轴心轨迹前瓦是立椭圆，后瓦是横椭圆。振动趋势与转速趋势相近。2、振动分析及处理通过分析给水泵小汽机存在动静摩擦问题，怀疑轴弯曲。需要停给水泵汽轮机检查处理，揭瓦检查、揭缸检查，必要时做动平衡或

13、直轴。申请停2号机给水泵小汽机，揭瓦检查，前后可倾瓦没发现异常。解体盘车时发现电机上齿轮没伤害，主轴上盘车齿轮磨损严重，齿顶磨掉约23mm，四周都卷下来了。决定：暂不揭缸，更换主轴上盘车齿轮后转动，视情况再进行处理。更换齿轮后启动振动不大，一切正常。3、结论该小机轴振异常波动是由盘车齿轮的碰磨引起的，消除碰磨后振动恢复正常。五、热控测量探头振动1、振动概况2007年5月以来3号机1号给水泵汽轮机2号瓦轴振存在异常，主要现象为在转速为5100rpm左右的区间内2号瓦轴振会从正常运行时的40um 左右突增到超过80um 的报警值，而避开这个转速区间轴振又会恢复到正常数值。2、振动分析及处理在现场对

14、3号机1号给水泵汽轮机1、2 瓦轴振进行了测试，通过调整运行参数，使小机转速从4900rpm 变化到5300rpm。在转速从49005300rpm 的变化过程中，1 瓦轴振基本保持不变；2 瓦轴振则发生了较大的变化，在接近5100rpm 时振动迅速增加，在5112rpm 达到了最大值，离开这个区间则迅速减小。频谱分析表明，2 瓦轴振变化主要表现为2 倍频的变化，而1 倍频则保持稳定。通过分析以上2 瓦轴振异常的特点，发现2 瓦轴振在5100rpm 附近的变化类似于通过临界转速的情况，而从现场了解到的情况是该转子1 阶临界转速在2600rpm 左右，不是临界；而振动的变化又表现为两倍频的变化，属

15、于2 倍频共振，可能的原因为2 瓦轴振探头的自振频率与轴振2倍频率靠得太近造成的探头共振。这种情况下转子的真实振动并不大（相邻1 瓦轴振很稳定）。申请停运3号机1号给水泵汽轮机，对2瓦轴振探头进行了更换，更换后上述振动异常现象再没有出现。3、结论及评述该给水泵汽轮机 2 瓦轴振在5100rpm区间的异常增加属于由于探头自身安装问题造成的自振，实际振动并不大，通过更换探头消除了这一现象。六、转子热弯曲引起的振动1、振动概况该电动机系沈阳电机厂生产的交流电动机，额定功率1400kW，额定转速3000rpm。2004 年9 月在试运过程中，该电机两轴承振动随运行时间持续增加，多次测试表明，电机每运行4050min 就因振动过大不得不停运。2、振动分析及处理频谱分析显示，电机振动以工频成分为主。每次启动初期振动较小，随着时间的推移，轴承的轴向振动和径向振动同步增大，特别是轴向振动增加的速率更快，能从开始的50um 以内