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一次风机多倍频振动的诊断分析与处理

2025-12-26

在现场遇到过同类情况,同样类型的频谱形式,也确定为轴瓦配合间隙较大,但都是做平衡处理,处理后基频及倍频都会大幅减小,其实对于这类故障来说,本身就是两种原因的相互作用引起,那种原因得到处理振幅都会得到改善。

1、设备概述

一次风机的转速1460r/rain,额定功率2500kW,全压为22kPa,流量335610m3/h。风机结构型式为双吸单出双支撑单级离心风机,风机与电机间采用带加长节的膜片联轴器联接,风机轴承采用带座滑动轴承。

2、设备问题

一次风机在检修后运行过程中非驱动端轴承振动增大,从开机时<3mm/s增大到4.5mm/s,振动绝对值虽然还未超出允许值,但风机轴承尤其是非驱动端轴承基础平台及平台周边2-3m范围内地面振感强烈,而一次风机轴承振动在2mngs以下,可以确定一次风机存在某种机械故障。

3、故障诊断及处理道奇轴承在顶部有一个调整螺丝用以调整轴瓦紧力(图1).

按照风机厂家说明书要求,轴承安装时需将力矩扳手调整至2500in.1b(约282N·m)拧紧调整螺丝。发现轴承振动增大后,将力矩扳手调整至280N·m重新上紧,调整螺丝不动。对机组振动进行监测,以进一步分析故障原因,风机测点布置见图2。

由表l可知。风机测点4水平方向振动最大,振动值为4.7mm/s。从测点4水平方向测点的时域波形(图3)和振动速度频谱(图4)可以看出,振动频谱主要表现为1倍频,同时伴随较丰富的谐频,从时域波形来看,有周期性冲击碰摩现象;而测点3的振动速度频谱有丰富谐频及整分数倍频率(图5)。分析认为可能原因为:①轴瓦磨损或轴瓦间隙偏大;②机组动静部分间隙不均造成周期性的碰摩,可能是风机轴封碰摩或叶轮与机壳处气隙过小引起摩擦;③转子的运行过程出现不平衡或不对中。

进行年度例行检修,借此机会对风机进行检查,重点是针对状态监测分析的原因做相应检查。①检查风机轴瓦,风机轴瓦完好。根据厂家图纸要求重新调整风机轴瓦间隙、找正对中。②检查轴封,发现铝制轴封有较大磨损,轴封间隙已很大,根据磨痕及风机后期正常运行轴封漏风情况判断,轴封应是在运行初期就已磨损,振动并非轴封碰摩引起。检查叶轮与机壳处气隙为7—12mm,稍大于图纸要求的6~9mm,叶轮处没有摩擦痕迹,因此这也不是引起振动的原因。③检查风机叶轮,叶轮完好,表面没有明显积灰,但还是要求维护人员对叶轮表面进行了仔细清理。风机检修完成随即进行试运,发现振动没有得到明显改善,基础平台及附近地面振感没有变化,并且风机在投用带正常负荷后振动与检修前基本一致。风机检修后试运振动数据见表2。

由于检修时间限制及风机振动尚处于标准可接受的范围内,因此决定此次例行检修期间不再对其处理,而根据风机此次检修情况重新制定检修方案,待第二年例行检修时再进行处理。检修后重新分析风机振动的原因,有相当一部分人员根据检修情况认为风机转子动平衡有问题,需要返厂做动平衡或在现场进行动平衡。如果返厂做动平衡,时间长,费用大;现场做动平衡,如果振动的原因不是由动平衡引起,每次检修后风机工况变化,都需要重新做动平衡,而且效果未知,因此需要首先确认风机是否存在动不平衡。根据之前的振动频谱图、时域波形图,无法明确肯定是否存在动不平衡。根据旋转机械振动理论,不平衡的特征除了在时域波形图和频谱图上具有稳定的1倍频分量的特征外,还有其他明显特征,对转速变化敏感,在相位上中也有明显特征:同一轴承座水平方向与垂直方向测得相位差为90。由于风机启动时间短,并且正常运行时风机没有启动机会,无法通过对转速敏感这个特征进行判别。因此需要通过相位特征判别是否动不平衡。监测结果如下:

(1)现场采集绝对振动最大点是测点4的水平方向,为4.5mrrds。振动频率以转速的1倍频为主,且有较丰富的谐频。从速度和加速度的时域波形看,有很规律的瞬间向上和向下的冲击(图6、图7、图8)。(2)测点3位置振值相对测点4小一些,水平、垂直、轴向振动绝对速度值分别为3.0mm/s、2.5mm/s、3.0mm/s。振值总体较小,轴向振动比垂直方向大一些,水平和垂直方向振动频率以转速的1倍频和4倍主;轴向振动频率以转速的1倍频和5倍频为主(图9、图10、图11)。(3)现场观察测点3垂直、水平方向相位差为169度,测点4的垂直、水平方向相位差为155度。(4)现场观察运行中的联轴节膜片有较大的变形,且有一片膜片变形方向与其他膜片变形方向相反。

从振动监测图形数据分析可以看出:(1)由于风机同一轴承座水平方向和垂直方向振动的相位差在150度至170度之间,因此风机转子不存在明显的动不平衡问题。(2)从测点4的振动时域波形看,该轴承受到了瞬间的冲击,像部件松动产生的,该轴承为滑动轴承,可调心轴承座,结合轴承座具体结构分析,轴瓦瓦背与座之间配合存在松动的可能性较大。(3)测点3轴向振值所占比例较高,各方向振率以1倍频、4倍频和5倍频为主,现场观察联轴节膜片有明显变形,说明机组对中可能有问题。第二年进行例行检修,根据风机状态监测的情况不再对风机转子做动不平衡方面的检查,而采取了针对性检修措施:(1)检查发现调整螺丝已经松动,用力矩扳手按说明书规定的力矩重新拧紧调整螺丝。(2)更换联轴器膜片,采用激光对中仪重新找正对中。风机检修完成后试运,风机轴承振动降低较多,振动最大处<3mm/s,都处于理想的运行区域,同时风机基础平台及附近地面振感消失,此次检修真正消除了风机存在的故障。检修后风机轴承振动数据见表3。

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