設(shè)備振動(dòng)診斷與現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡應(yīng)用

【摘要】設(shè)備振動(dòng)是設(shè)備故障中的常見(jiàn)現(xiàn)象，設(shè)備振動(dòng)是個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，其原因也是多方面的。在工礦企業(yè)中由于轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備數(shù)量多、種類(lèi)雜、轉(zhuǎn)速高、功率大等特點(diǎn)，而且有些設(shè)備多年運(yùn)行，已經(jīng)進(jìn)入老化期，另外有些轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備受物料磨損的影響，縮短了正常的使用周期，運(yùn)行中出現(xiàn)異常的振動(dòng)是經(jīng)常發(fā)生的問(wèn)題，設(shè)備故障的頻繁發(fā)生，很大程度上影響了生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，所以設(shè)備振動(dòng)診斷與現(xiàn)場(chǎng)處理是現(xiàn)代化企業(yè)檢修中的必要手段。旋轉(zhuǎn)機(jī)械不平衡是構(gòu)成振動(dòng)的主要原因，據(jù)統(tǒng)計(jì)約60%～70%的振動(dòng)故障是由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的質(zhì)量不平衡引起的，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械與其工作狀態(tài)相同或接近的轉(zhuǎn)速、安裝條件、支承條件和負(fù)載情況下，對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量和平衡校正的一種平衡方法。實(shí)踐表明該技術(shù)的應(yīng)用在解決設(shè)備故障中效果好，工作量小，且能兼顧安裝狀況，是解決動(dòng)不平衡故障的首選方法。

【關(guān)鍵詞】振動(dòng)分析；故障現(xiàn)象；頻譜分析；現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡

一、振動(dòng)分析

轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備發(fā)生故障大多數(shù)伴隨著超標(biāo)準(zhǔn)的振動(dòng)，比如滾動(dòng)軸承損壞除軸承溫度高、噪音大外，還存在比較強(qiáng)烈的振動(dòng)。機(jī)組對(duì)中不好、油膜渦動(dòng)、油膜振蕩、摩擦、磨損、軸承緊力不夠、聯(lián)軸節(jié)磨損、轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子裂紋、電機(jī)電磁力不平衡等等均能引起設(shè)備的強(qiáng)烈振動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)不足的振動(dòng)分析工程師往往很難分辨出振動(dòng)、頻率與故障的對(duì)應(yīng)關(guān)系，采用主導(dǎo)頻率診斷法可以從各階振動(dòng)頻率中找出引起振動(dòng)占主要地位的頻率，從而確定引起振動(dòng)的真實(shí)原因。

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備振動(dòng)診斷過(guò)程中，一種故障原因引起的設(shè)備振動(dòng)可能除有故障頻率出現(xiàn)外，還有運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的出現(xiàn)及其各次諧頻出現(xiàn)。

首先，要對(duì)進(jìn)行振動(dòng)分析的設(shè)備結(jié)構(gòu)、特性必須了如指掌，一個(gè)合格的振動(dòng)分析工程師，必須具有豐富的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。一個(gè)毫無(wú)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的人，很難對(duì)設(shè)備振動(dòng)的真實(shí)原因做出準(zhǔn)確的判斷。例如：某一設(shè)備有振動(dòng)情況發(fā)生，頻譜圖顯示除一倍頻外，還有二倍頻、三倍頻、及各次高頻，造成一倍頻振動(dòng)大的原因有可能是轉(zhuǎn)子不平衡、軸彎曲、動(dòng)靜部位摩擦、軸承磨損、軸承預(yù)緊力不足等多種原因。造成二倍頻振動(dòng)大的主要原因有對(duì)中不好，造成三倍頻、五倍頻振動(dòng)大的主要原因可能是機(jī)械松動(dòng)，如何確定造成振動(dòng)的真實(shí)原因呢？這就需要我們對(duì)造成設(shè)備振動(dòng)的各個(gè)頻段進(jìn)行分析，逐個(gè)進(jìn)行排除，找出造成振動(dòng)的是哪一頻段占主要地位，是一倍頻段還是二、三倍頻段，進(jìn)而確定振動(dòng)的真實(shí)原因。

其次，想要找出設(shè)備振動(dòng)的主導(dǎo)頻率，要盡可能地利用多種檢測(cè)手段來(lái)進(jìn)行綜合分析和全面考慮，不要拘泥于就振動(dòng)一種手段。在實(shí)際的設(shè)備故障診斷中，要以振動(dòng)手段為主，其它各參數(shù)如：溫度、壓力、電流、功率、流量及檢修情況為次進(jìn)行多方位、多角度綜合分析判斷，才能準(zhǔn)確的找出造成振動(dòng)的主要原因。

另外要盡量提高自己在振動(dòng)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，多到現(xiàn)場(chǎng)采集、收集振動(dòng)數(shù)據(jù)，多比較分析，多研究其它廠(chǎng)家有關(guān)振動(dòng)方面的案例，多看有關(guān)這方面的文獻(xiàn)，遇到振動(dòng)方面的問(wèn)題，盡可能的多與有關(guān)方面人員論證，只有這樣，才能提高診斷準(zhǔn)確率。

現(xiàn)將積累的設(shè)備振動(dòng)主要原因及振動(dòng)現(xiàn)象歸納如下：

二、實(shí)際案例

下面舉一個(gè)典型成功的事例，解決SFGX220-N022.3D型引風(fēng)機(jī)振動(dòng)問(wèn)題，該風(fēng)機(jī)為單吸懸臂離心風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)2686mm，葉輪直徑2230mm，葉輪厚度700mm，葉片數(shù)量12個(gè)，風(fēng)機(jī)流量226332m3/h，電動(dòng)機(jī)功率：500KW。在運(yùn)行中出現(xiàn)軸承振動(dòng)增大超標(biāo)現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)葉輪側(cè)軸承振值為14.6mm/s，超出標(biāo)準(zhǔn)值3倍多。

從頻譜圖上看到，該機(jī)的振動(dòng)為一倍頻峰值，無(wú)其它頻率振動(dòng)，由此，我們將一倍頻定為該機(jī)振動(dòng)的主導(dǎo)頻率。在確定了主導(dǎo)頻率為一倍頻后，我們進(jìn)一步分析，造成一倍頻振動(dòng)大的主要原因有：（1）不平衡（2）較嚴(yán)重的不對(duì)中（3）動(dòng)靜葉片摩擦（4）軸裂紋；通過(guò)對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行綜合分析：第（2）點(diǎn)較嚴(yán)重的不對(duì)中可以排除，此風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)前不僅復(fù)查過(guò)對(duì)中，而且前期風(fēng)機(jī)的運(yùn)行振動(dòng)值是在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，運(yùn)行中風(fēng)機(jī)的對(duì)中不會(huì)出現(xiàn)大范圍變化；第（3）點(diǎn)如有動(dòng)靜摩擦問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)尖銳的金屬摩擦異音，現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果無(wú)任何異常聲音，可以排除。第（4）點(diǎn)軸裂紋也可以排除，此軸最細(xì)部位直徑為160mm，最粗部位直徑為270mm，采用35CrMo調(diào)質(zhì)處理后加工而成；排除了不平衡之外的其它因素，同時(shí)測(cè)量軸承水平振動(dòng)大于垂直振動(dòng)，振動(dòng)頻率主要為工頻即轉(zhuǎn)速頻率（見(jiàn)圖譜）；風(fēng)機(jī)前后軸承軸向振動(dòng)相位基本相同；結(jié)論為風(fēng)機(jī)葉輪存在質(zhì)量不平衡，而且不平衡類(lèi)型應(yīng)主要為靜不平衡。2013年3月28日對(duì)該引風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢修，檢查中發(fā)現(xiàn)葉輪流道部位磨損嚴(yán)重，事實(shí)證明診斷是完全正確的。

三、采用“六點(diǎn)平衡法”現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡

1、許用不平衡量的確定

對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)子或葉輪，當(dāng)平衡品質(zhì)等級(jí)確定之后，可由已知的轉(zhuǎn)子允許質(zhì)量偏心距e乘以轉(zhuǎn)子質(zhì)量M，按公式U=eM求出轉(zhuǎn)子的許用不平衡量U；

式中P-轉(zhuǎn)子某一側(cè)端面上試加重量；A0-轉(zhuǎn)子某一側(cè)軸承的原始振幅；r—加重半徑；ω-平衡時(shí)轉(zhuǎn)子角速度；G-轉(zhuǎn)子質(zhì)量；g-重力加速度；s-靈敏度系數(shù)

則計(jì)算試加重量P=142g

2、啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，重新測(cè)量記錄未做動(dòng)平衡前的振動(dòng)數(shù)值，要求必須準(zhǔn)確，然后分別將試加重量（142g）依次加在葉輪輪板的指定位置上，如（圖1）所示位置。

3、確定位置及計(jì)算重量

（1）根據(jù)第二次試加重量振值與第三次試加重量振值，可以確定不平衡量近似旋轉(zhuǎn)體質(zhì)心所在的位置是在葉輪2號(hào)與3號(hào)位置中間偏向2號(hào)的位置；

（2）根據(jù)試加重量142g時(shí)，在2#位置由原來(lái)的14.6mm/s到8.8mm/s，減少振動(dòng)值5.8mm/s，可以得出：將振值控制在5.6mm/s以下時(shí)，要將重量加至300g；

（3）在葉輪2號(hào)與3號(hào)位置中間偏向2號(hào)的位置加300g后，測(cè)量風(fēng)機(jī)振值為外側(cè)軸承4.8mm/s，內(nèi)側(cè)軸承1.8mm/s。

結(jié)論

通過(guò)設(shè)備振動(dòng)的準(zhǔn)確分析，采用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡方法，及時(shí)有效地解決了一次引風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障。