以工頻為主的設(shè)備振動(dòng)故障案例辨析

1、以工頻為主的設(shè)備振動(dòng)故障案例辨析陳明華，陳海林，曲  磊摘  要：故障診斷中常遇到一些設(shè)備故障具有相似的振動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)這些故障的判斷往往會(huì)有一些難度。本文討論和分析幾種以工頻振動(dòng)為主的設(shè)備故障。    關(guān)鍵詞：不平衡；不對(duì)中；軸彎曲；工頻振動(dòng)；時(shí)域；頻域；案例辨析    我公司自2022年在海上平臺(tái)實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)以來(lái)，監(jiān)測(cè)與診斷了多例多種類型的設(shè)備故障。以下討論在頻譜圖中以工頻振動(dòng)為主的三類設(shè)備故障。    一、轉(zhuǎn)子不平衡    

2、某平臺(tái)主發(fā)電機(jī)低溫水泵電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡。    1設(shè)備形式及參數(shù)。電機(jī)轉(zhuǎn)速1 460r/min，通過(guò)彈性柱銷聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)懸臂單級(jí)離心泵。低溫水泵安裝位置與主柴油發(fā)電機(jī)很接近，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速1000r/min。    2故障現(xiàn)象。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)值突然上升，但無(wú)明顯噪聲。圖1是振動(dòng)趨勢(shì)圖，圖2是頻譜圖，圖3是時(shí)域波形圖。    3振動(dòng)特征及分析。圖2中電機(jī)振動(dòng)的主要峰值頻率為工頻24.38Hz，峰值為5.341mm/s，工頻后的峰值頻率為33.75Hz，是受主柴油發(fā)電機(jī)振動(dòng)的影響，其他振動(dòng)峰值無(wú)明顯變化；圖3中時(shí)

3、域波形為典型的正弦波形。以上振動(dòng)信息說(shuō)明故障可能是電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡或磁場(chǎng)偏心。為進(jìn)一步確認(rèn)，做電機(jī)停機(jī)試驗(yàn)，停機(jī)后振動(dòng)并未立即下降，故可排除轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)偏心的問(wèn)題。    4結(jié)論    拆檢電機(jī)，發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇葉片掉了一片，造成轉(zhuǎn)子不平衡，更換電機(jī)風(fēng)扇后，設(shè)備運(yùn)行恢復(fù)正常。    二、聯(lián)軸器不對(duì)中    某油氣處理廠循環(huán)水泵聯(lián)軸器不對(duì)中。    1設(shè)備形式及參數(shù)。電機(jī)通過(guò)彈性柱銷聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)支單級(jí)雙吸離心泵，泵的出入口法蘭分布在泵體兩側(cè)。

4、    2故障現(xiàn)象。設(shè)備大修后振動(dòng)值明顯上升，尤其是電機(jī)軸向振動(dòng)明顯增長(zhǎng)。圖4是頻譜圖，圖5是時(shí)域波形圖，圖6是相位圖。    3振動(dòng)特征及分析。電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)由大修前的3.54mm/s上升到9.76mm/s，從時(shí)域圖看為正弦波形。水平方向與垂直方向振動(dòng)峰值也有一定增長(zhǎng)。泵體與電機(jī)振動(dòng)變化趨勢(shì)相同，但泵體振動(dòng)值上升沒(méi)有電機(jī)明顯，軸向振動(dòng)由2.2mm/s上升到4.8mm/s。這是由于泵體兩側(cè)均有法蘭聯(lián)接，增強(qiáng)了泵體剛性，限制了設(shè)備振動(dòng)。為獲取更多的振動(dòng)信息，確認(rèn)設(shè)備故障，又測(cè)試了各測(cè)點(diǎn)的相位，包括聯(lián)軸器兩端軸向同

5、方向相位角，其中電機(jī)端為140°，泵端為318°，兩者相位差為178°，說(shuō)明聯(lián)軸器兩端軸向振動(dòng)反向。     4結(jié)論    上述情況說(shuō)明設(shè)備存在嚴(yán)重的角度不對(duì)中，重新對(duì)中后，振動(dòng)降至優(yōu)良水平。    三、軸彎曲中部彎曲    某采油平臺(tái)原油外輸泵泵軸彎曲。    1設(shè)備形式及參數(shù)。電機(jī)通過(guò)彈性膜片聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)支多級(jí)離心泵。    2故障現(xiàn)

6、象。設(shè)備在短暫停機(jī)后緊急啟動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)過(guò)載跳閘，再次啟動(dòng)后，設(shè)備振動(dòng)值劇烈上升。圖7是頻譜圖，圖8是相位圖。    3振動(dòng)特征及分析。泵驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)總值由4.18mm/；增長(zhǎng)到10.13mm/s，非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)由3.54mm/s增長(zhǎng)到12.22mm/s，且兩端振動(dòng)的最大峰值都是工頻。兩端軸承軸向振動(dòng)有一定程度上升，電機(jī)振動(dòng)無(wú)明顯變化。設(shè)備入口濾器差壓表及出口壓力波動(dòng)情況均無(wú)異常，可排除工藝條件影響因素。由此考慮可能是緊急啟動(dòng)時(shí)出口閥仍處于翻開(kāi)狀態(tài)，泵軸承受了過(guò)大的扭矩，造成軸彎曲。為進(jìn)一步確認(rèn)，測(cè)試了泵兩端水平方向相位角，皆為145°，可確認(rèn)系軸

7、彎曲。    4結(jié)論    拆檢泵體，檢查泵軸徑向跳動(dòng)，最大為180m，已嚴(yán)重超出允許值，更換泵軸后，設(shè)備運(yùn)行正常。    四、結(jié)論    由以上三個(gè)案例可知，不平衡、角度不對(duì)中及軸中部彎曲這三類故障通常都會(huì)表現(xiàn)為較高的工頻振動(dòng)，但除此之外它們還有各自的故障特征及相應(yīng)的判定方法?？梢詺w納總結(jié)如下。    1不平衡。工頻振動(dòng)最大值主要表現(xiàn)在徑向，軸向振動(dòng)無(wú)明顯變化，徑向振動(dòng)在時(shí)域內(nèi)為典型的正弦波形；兩端軸承徑向相位同向，相位角差值通常為0°可正負(fù)偏差30°)。    2角度不對(duì)中。工頻振動(dòng)的最大值通常表現(xiàn)在軸向，但徑向振動(dòng)也會(huì)有所上升，軸向振動(dòng)在時(shí)域內(nèi)通常是正弦波形；聯(lián)軸器兩端軸承軸向相位反向，相位角差值通常為180°可正負(fù)偏差30°)。