摘要  介紹了香海熱電廠高壓風機的電動機冷卻風扇葉片脫落引起振動故障的識別分析診斷處理過程及結果,通過頻語分析等手段,排除假象找到振動的根本原因,迅速及時解決問題。
        旋轉機械的振動監測與故障診斷在電廠中有著重要的實際應用價值,根據對機械振動信號的測量與分析,可以提前發現故障,及時處理,消滅故障于萌芽之中,避免事故擴大使設備損壞釀成不可挽回的巨大損失。現將熱電廠應用這項技術準確判斷解決了一起典型故障的過程,介紹給大家。
        一、發現問題
        2002年12月20日,香海熱電廠1#爐高壓風機(美國產海本多級離心機),在日常檢測中發現,測點8(圖1)軸承水平振動比平時大出五倍,最大振動有效值7.6mm/s(圖2),已嚴重超過標準。
驅動電機功率110kW,轉速3000r/min,通過增速器(i=1.288)使風機轉速達到3860r/min。
       

        二、故障分析與處理
        1.故障前后

        測得的振動速度有效值見表1,從表1中可以看出,振動最大的是風機外側軸承水平振動8H(7.6mm/s),振動變化率最大的是風機內側軸承水平振動7H(6倍)。據此并不能說明故障點的準確位置和故障原因,需進一步進行頻譜分析。
     

        2.對照故障前后風機外側軸承水平振動頻譜圖3和圖4,可以看出圖中有兩個較大的峰值,其特征頻率分別為3853r/min和2989r/min。前者為風機轉速,后者為電機轉速。正常時(圖3),風機的振動水平大于電機。而故障時(圖4),電機振動水平不但遠遠大于正常時的水平,而且也遠遠大于風機水平。因此初步判斷振動原因在電動機及低速齒輪軸部分。
        3.再對照故障前后其他測點的頻譜特征,發現都存在這樣一個現象,即都像風機外側軸承水平振動那樣有一個電機轉速一倍頻的突增,進一步說明振動原因在電動機及低速齒輪軸部分(限于篇幅,僅選示電機外側軸承垂直振動1V故障前后頻譜圖5、圖6)。

        4.為審慎起見,查看各滾動軸承的狀態變化,通過觀察各軸承部位測點的尖峰能量(gSE值及頻譜圖,均正常,無明顯變化,故可排除軸承故障的可能性。gSE值是美國 ENTEK公司產品中特有的測高頻能量的一個參數,經驗證對滾動軸承的狀態監測很有效)
        5.現在目標鎖定電動機及低速齒輪軸部分:故障特征頻率為一倍頻,通常對應故障有不平衡、軸彎曲、基礎松動、共振等。
        首先,檢查電機基礎及齒輪箱部分,排除了松動及共振故障的可能性;檢查各部溫度均正常,排除局部摩擦過熱造成熱變形彎曲的可能;考慮故障的突發性,并且通常電機轉速的一倍頻反映的是不平衡,因此故障可能性比較大的就是電機平衡被破壞了。
        6.另分析所測相位情況,電機外側(即電極風扇側)水平1H與垂直1V相位差接近90°(垂直與水平振動相位差接近90°也是不平衡的一個特征),但電機內側軸承位置卻無此種現象,說明不是電動機轉子產生了不平衡,而且電動機轉子都是整裝的,突然發生不平衡的可能性很小。電動機最薄弱處當屬其端部冷卻風扇,發生風扇故障而引發局部不平衡的可能性是很大的,這也與只是電機外側(即電極風扇側)出現90°相位差的情況相吻合,因此判斷電機局部不平衡,建議檢查電動機外側冷卻風扇。
        根據上述分析,及時停機檢查,結果發現:電機風扇的6個扇葉掉了1個,造成了不平衡。風扇修復后測得振動頻譜圖如圖7,振動有效值見表2。各點振動均恢復正常。如故障時最大的風機外側軸承水平振動8H由7.6mm/s降為2.3mm/s。

        三、小結
        此次振動故障原因在電機處,而振動最突出的卻在風機處。若按常理,頭痛醫頭,腳痛醫腳,則無法對癥消除故障,這正是狀態監測診斷技術的優勢所在,尤其對區分變速機械的振動原因很有用。

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