《高速旋轉機械的頻譜分析》

摘要：介紹了氧氣廠2#DA350空壓機組、干熄焦循環主風機、輔風機等振動故障的診斷及處理方法。總結了應用先進的設備故障診斷技術的重要性。

一、前言 

       我公司絕大多數關鍵設備為旋轉機械設備，如各類風機、空壓機、大型電機等。設備的日常維護和安裝調試過程中，經常遇到因劇烈振動而無法正常生產的情況，而振動的原因錯綜復雜，僅靠耳聽、手摸的原始方法，很難全 面準確的分析判斷故障的原因。采用先進的設備狀態檢測和故障診斷技術，通過振動檢測掌握各類設備在一定時期的運行狀態，為從事設備維護、安裝、調試的工程技術人員提供一套完整的設備運行狀態資料，根據這些資料進行數據分析，可以準確的分析判斷故障原因，縮短檢修工期，合理的安排關鍵設備的預防維修計劃，從而避免因突發性設備故障而造成的經濟損失，確保產生的順利進行。

二、采用故障診斷技術處理設備故障的幾個實例 

1．氧氣廠2#DA350-61型空壓機組振動故障的處理 

       氧氣廠DA350～61型空壓機是制氧機的動力設備，機組進行是否正常，直接關系到第一煉鋼廠的生產，是總公司的關鍵設備。 

       1999年4月份，該機組借第一煉鋼廠停產機會，解體大修，組裝后試車時，機組振動超標，無法正常運行，嚴重影響檢修工期。如解體檢查至少需要3天的時間，況且對能否檢查到故障點也沒有十分把握。于是我們利用NG-8902多通道數據采集故障診斷系統，對該機組進行了全 面的測試。 

      （1）空壓機組的測點布置如圖1所示。

注：1#、2#為電機球面瓦測點    3#、4#、6#為增速箱大小齒輪軸瓦測點 

7#為風機止推瓦測點   8#為風機支撐瓦測點 

圖1 空壓機組測點示意圖

      （2） 機組的測試情況（取振動值zui大的方向）見表1

表 1

由表1可見，1#、2#、3#、4#、5#、6#測點，振動情況良好。7#、8#測點振動速度超標，8#測點振值8.25mm/s，嚴重超標，7#、8#測點的軸向振動譜圖如圖2、圖3。

圖2 7#測點速度頻譜圖

圖3 8#測點速度頻譜圖

又測量了7#、8#測點的振動加速度，見表2（取振動值zui大的方向）。

表2

7#、8#測點軸向振動加速度譜圖如圖4、圖5。

圖4 7#測點加速度頻譜圖  

圖5 8#測點加速度頻譜圖

       根據以上的振動測量及頻譜圖分析，空壓機組的振動故障分析如下：3#、4#、5#、6#測點振動速度良好，說明大小齒輪運行狀態正常，振源不在大小齒輪處。振速zui大值發生在7#、8#測點處，故障頻率為146 Hz，其對應的轉速為146×60=8760r/min,振動頻率特征基本是工頻振動,說明振源在7#、8#測點處，其原因可能是風機轉子高速動平衡不良，因為雖然低速動平衡已校驗平衡良好，但高速下動平衡不一定滿足。7#、8#測點的振動加速明顯增大，故障能量集中的高頻區域2625 Hz，說明風機零部件可能被慣性力破壞，如轉子了出現裂紋、葉片腐蝕有掉塊等。于是我們打開風機大蓋，仔細檢查風機轉子、葉片、軸等部件。檢查情況與我們的診斷基本一致，故障點為風機轉子葉片根部有一約40mm長的裂紋，重新更換了風機轉子，投運后運行正常。

2．干熄焦循環風機振動故障的處理 

       總公司干熄焦工程是國家經貿委節能示范項目，1999年2月份，干熄焦工程試車過程中，發現1#、2#循環風機振動嚴重，無法正常運行，嚴重影響工程的進度。 

       風機的主要技術參數：介質溫度180-200℃,主風機風量195000m3/h,輔風機風量17000m3/h,主風機風壓8250Pa,輔風機風壓6500 Pa,主風機電P=800kW,n=1500r/min,輔風機電機P=630 kW,n=1500 r/min.

       利用HG-8902多通道數據采集故障診斷系統,現場進行了振動測量,分析故障原因.1#循環風機初始振動頻譜圖見圖6.

由圖6可以看出,其振動頻率單一,在工頻處有一zui大峰值為21.89 mm/s.屬于明顯的不平衡故障.于是利用現場動平衡軟件包,在現場進行轉子做動平衡校驗.現場處理后的振動頻譜見圖7所示.

圖7 干熄焦1#循環風機處理后頻譜圖

由圖7可以看出振動幅值明顯減少,投運后,至今運行正常.

2#輔風機振動頻譜圖見圖8

圖8 干熄焦2#輔風機機頻譜圖

由圖8可見,二倍頻處有一軸向振動峰值為12.97 mm/s,分析振動原因,應是機組中心對不良.于是重新調整了機組中心,投運后,機組運行正常.

三、結束語 

       通過以上幾個機組的故障診斷及處理的實例，主要有以下幾點收獲： 

       1.科學應用設備故障診斷技術，采用先進的多通道數據采集診斷系統，可以準確分析振動原因，制定科學合理的故障處理方案，盡快消除設備故障，可為企業創造大量的經濟效益。 

       2.多通道數據采集故障診斷系統的轉子現場平衡軟件包，為我們提供了很大的方便，不但縮短了檢修工期，還確保了重點工程的工程質量，為企業贏得了時間，創造了效益。

       3.目前，大部分企業主要設備還是采用計劃檢修，如果科學利用設備故障診斷技術，并根據診斷結果有針對性的制定檢修方案，提前做好備品、備件準備，檢修時有的方矢，可減少檢修時間，提高檢修質量。

         風機現場維修、振動故障分析、耐磨堆焊、陶瓷貼片、現場動平衡