故障诊断技术在鼓风机振动分析中的应用与探讨

1、故障诊断技术在鼓风机振动分析中的应用与探讨摘要： 简介了机组的故障现象，对鼓风机产生的振动原因进行了分析。阐述了所采取的各种措施，说明了处理后的运行效果，总结了经验和教训。 关键词： 离心式鼓风机；振动； 对中；动平衡 中图分类号：TH442 文献标识码：B 概述 我公司1#、2#D1250-221型离心式鼓风机担负着年产90万吨焦化煤气的输送任务，风机进口流量866.7Nm3/min，进口压力0.096MPa，风机转速为4738r/min；机组于2006年12月投运，自投运之后1#、2#风机均因为振动较大无法正常运行，特别是2#机振动超过报警或停机值。 风机概况：属单轴两级压缩、增速机传动、

2、外带耦合器的联接方式，风机进出口管道均没有膨胀节。机组的传动示意图见图1。图1 风机传动结构示意图 机组的布置方式：主机布置在二楼的5m层，润滑油站在一楼0m层侧边布置，整个基础没有打桩基，1#、2#机组共用一个混凝土垫层。 因2#机振动相对更大，主要论述2#机的情况。 故障现象 自2006年12月投产运行以来，2#风机振动就一直偏大，在机组四周5m平台可感觉到基础的振动，距机组20m左右的操作室也能明显感觉到振动，机组其他参数正常，风机两个轴承均设有振动检测，每个轴承有两个测振点，呈90角布置，设置的振动报警值为70m，振动停机值为90m，振动信号引入DCS系统显示。初次运行DCS显示振动值

3、便达到130m，机组被迫停机，之后对转子进行了动平衡校正，但机组仍然运行不了几天。风机、电机、增速机等各个系统均有较大的振动，同时风机轴承、电机轴承及耦合器等交替出现故障，其中一次电机轴承振动最大达到281m，通过便携式测振仪进行频谱图分析发现电机轴承出现故障。拆开发现电机前后轴承均已损坏，更换检修，但只是振动有所减小，机组其他各组件经过几次维修或更换备件，风机系统振动仍然很大，风机在投运之后的320天中只勉强运行了19天。 2007年10月用便携式测振仪对机组各部位进行了振动检测，风机因振动高不能提速，转速只有1764r/min，电机转速2985r/min，测点布置见图2。其中001、002

4、、003、004为轴承位，005、006、007、008、009、010分别为电机和风机地脚螺栓测点。 地脚螺栓按图3测量。 综合以上数据及频谱图分析，机组振动具有以下特征： （1）风机径向振动值较大，轴向振动也偏大； （2）风机转频f10=1764/60=29.4，从风机垂直、水平方向的频谱图来看，振动具有倍频特征，其中1倍频和2倍频谐波具有较大峰值，其他高频成分较少； （3）电机转频f20=2985/60=49.75，从频谱图看，电机轴承振动也呈倍频特征，但有很多高频成分，2倍频所占比重也大； （4）电机地脚螺栓测点007、008的振动值明显高于测点005、006的振动值，振动从螺栓顶部P

5、1往基础方向P3有逐渐增大之势，而且在底座与基础之间（P2与P3）出现了振动突然加大的情况； （5）风机地脚螺栓振动值比较均匀，且明显小于电机地脚螺栓振动值； （6）从运行情况来看，机组振动随转速的升高而加大。 振动原因分析 从风机轴承振动频谱图上看，虽然1倍频和2倍频分量较重，但其他高频成分较少，而且轴承温度均衡，故判断风机轴承没有故障；通过风机地脚螺栓振动数据分析看，风机地脚螺栓没有松动或接触不良等故障。 通过以上现象及特征进行分析，可以判断机组振动有以下原因。 （1）风机转子不平衡是振动原因之一。风机轴承振动在径向方向反映最大，且振动值随转速的升高而加大，频谱分析发现1倍频分量较重，这是

6、明显的风机转子不平衡造成的1 。而风机转子不平衡主要是因为输送的介质是焦化煤气，含焦油成分比较多，在停机状态下，尽管对转子进行了盘车，但蒸汽对叶轮上焦油的冲刷形成的液滴不均匀，导致了转子不平衡，可是在这之前的检修也曾经对风机转子做过动平衡校正，却只降低了振动，而没有从根本上解决机组振动问题，因此风机转子动不平衡只是振动原因之一。 （2）系统的对中不良也是引起整个系统振动的主要原因之一。从整个风机系统来看，风机、耦合器和电机交替或同时频繁出现故障，而且风机和电机频谱图上2倍频分量均较大，故不容忽视，这是整个系统对中不良引起的。 （3）电机刚性底座下的垫铁有松动或接触不良现象也是引起振动的主要原因

7、。尤其是靠测点007和008边的垫铁安装不密实，有松动。4 处理措施 （1）对风机转子和电机转子分别进行了动平衡校正。校正时发现风机转子初始不平衡量达29538gmm（标准是1076gmm），电机不平衡量偏移较小，这与前面的判断相符，校正后不平衡量均在要求范围内。 （2）重新浇注耦合器和电机的二次灌浆层。在打掉原始二次灌浆层后发现电机钢底座下的垫铁各层接触不良，垫铁之间有缝隙，接触面也不平，以测点007、008边的垫铁为甚，验证了前面的分析，对各组垫铁进行打磨处理，并重新调整，保证每组垫铁与垫铁之间、垫铁与底座之间都处在紧密接触状态。在浇灌二次层时确保浇灌密实，不允许有漏浆现象。 （3）重新调

8、整机组各部件之间的对中。在调整时发现每个部件的对中情况都不好，风机机壳和转子均处于轴向倾斜状态，倾斜量达0.70mm，风机与增速机之间同心度偏移量达0.20mm。耦合器与增速机之间、耦合器与电机之间的同心偏移量也不同程度超过规定值2.5倍以上，对此，均重新进行了调整。 （4）检查各部轴承均未发现损坏情况，这与前面的振动特性分析相符，对各部轴承只作简单的抛光和研点处理，各轴承间隙也都在要求范围内。 5 运行效果 机组经过以上处理后，于2007年10月15日进行系统试车，站在风机四周明显感觉到振动大大减小，从DCS控制系统上看风机振动位移值稳定在1822m之间，机组进入喘振区时，振动值也只有25m

9、，当转速稳定在3715r/min时，在原来的测点处用便携式测振仪进行测量，各振动值见表3和表4。 表3 检修后机组轴承振动值 注：轴承 测点 垂直向/m 径向/m 轴向/m 001 11.76 21.25 13.36 002 7.15 15.35 7.31 003 31.20 11.55 22.61 004 此测点因有风扇外壳罩，不便测量，故无数据 注：轴承位测点布置在轴承外壳上 位测点布置在轴承外壳上 表4 检修后地脚螺栓各部位振动值 测点 P1/m P2/m P3/m 005 24.04 23.28 22.63 006 23.54 22.99 22.06 007 27.62 27.56 2

10、8.05 008 26.83 26.69 27.21 009 5.210 5.681 6.985 010 5.832 7.485 8.790 从以上数据看出机组振动已大大减少，其中风机轴承振动比检修前降低了42%，电机基础振动比检修前降低了29%。 之后一直保持连续运行，机组未出现异常，至此，一起因振动导致机组频繁故障的隐患已解除。 6 经验与教训 对1#风机也进行了调整和处理，但风机端同心度偏差很大，受风机导向键的限制，在目前的基础上很难调整，风机与增速机的同心度偏移量仍有0.16mm，而且风机4个机脚存在不平现象，至于导致此种现象是风机机壳变形还是管道安装应力引起的目前尚不清楚，1#风机因

11、为以上的原因目前振动值在0.400.55m，状况远不及2#风机。 从这两起风机振动的分析与处理来看，对于鼓风机来讲，初次安装非常重要，除保证机组的各项参数在标准值以内外，还要保证管道拼装时不能强行对接，尽量使管道与管道之间、管道与机组之间采用自然对接，以消除应力；对于隐蔽项目，比如垫铁的安装千万不能轻视，如果中间有哪一个环节未做好，都会影响风机的运行，而且对分析问题带来难度。 机组的振动是复杂的，其原因也是各种各样的，在分析问题的时候不能单纯地从测量数据进行，要结合设备的性能和特征从多方面考虑，在进行数据分析时要结合振动频谱特征进行分析，同时对机组的振动检测需要有连续性，不能单凭一次数据而加以判断，还要根据趋势的变化进行判断2 。 设备故障诊断技术的应用可以及时发现设备故障的早期征兆，据此判断故障可能的发展过程，预防和减少恶性事故的出现，消除故障隐患，变被动维修为主动维修。通过此技术的应用可以查明故障根源，进行一切基于可靠性的精确维修，从而减少盲目和剩余维修3。目前我公司设备故障诊断技术的应用尚处于初级阶段，仅靠仪器的检测数据来判定设备故障是片面的，