風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的研究與應(yīng)用

趙 劍

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)機(jī)動(dòng)部,山東萊蕪271104)

風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的研究與應(yīng)用

趙 劍

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)機(jī)動(dòng)部,山東萊蕪271104)

介紹了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)葉輪、聯(lián)軸器和軸承等的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，取得了良好的效果。

風(fēng)機(jī)系統(tǒng);監(jiān)測(cè);診斷;應(yīng)用

1 前言

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)就是“在設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆除全部設(shè)備的情況下，掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，判斷產(chǎn)生故障的位置和原因的技術(shù)”。幾年來(lái)我們利用上海華陽(yáng)振動(dòng)檢測(cè)儀器HY-108到萊鋼煉鋼廠、萊鋼魯碧水泥廠、泰山鋼鐵公司和邯鋼燒結(jié)廠等單位成功的進(jìn)行了設(shè)備故障診斷。燒結(jié)廠有大型風(fēng)機(jī)（20D以上）10臺(tái)，由于風(fēng)機(jī)的振動(dòng)、轉(zhuǎn)子不對(duì)中和軸承故障等常見(jiàn)故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重制約著正常的生產(chǎn)，我們利用上海華陽(yáng)HY-108雙通道數(shù)據(jù)采集器運(yùn)用頻譜分析法進(jìn)行了多年的嘗試，取得了良好的效果。

2 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)常見(jiàn)故障的機(jī)理與診斷

要對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，就要對(duì)風(fēng)機(jī)故障的機(jī)械原理進(jìn)行剖析，以便進(jìn)行故障診斷。

2.1 不平衡振動(dòng)故障

2.1.1 不平衡振動(dòng)的機(jī)理

風(fēng)機(jī)葉輪由于不斷受到粉塵顆粒的沖刷和磨損，造成葉輪重心偏離轉(zhuǎn)子軸心線，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生離心力、離心力矩或兼而有之，離心慣性力的大小與偏心質(zhì)量M、偏心矩e及旋轉(zhuǎn)角速度棕有關(guān)，即F=Me棕2。眾所周知，交變力（方向、大小均周期性變化）會(huì)引起振動(dòng)，這就是不平衡引起的振動(dòng)。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，離心力方向改變一次，因此不平衡振動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)速相一致，振幅的大小基本上取決于離心慣性力。

2.1.2 不平衡故障的診斷

如果符合以下特征，一般可診斷為不平衡故障：

優(yōu)頻譜成分以轉(zhuǎn)子工頻為主，波形近似為正弦波。

悠水平和垂直方向相位差為90°。憂振幅隨著轉(zhuǎn)速的提高而增加。尤垂直方向和軸向的振幅偏小，水平方向的振幅偏大。

如果診斷為不平衡故障，則由現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡進(jìn)行處理?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡是指現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用監(jiān)測(cè)儀器根據(jù)設(shè)備的振動(dòng)情況確定出轉(zhuǎn)子不平衡的質(zhì)量和位置，通過(guò)加減質(zhì)量塊改變轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布，使其工作時(shí)振動(dòng)參數(shù)達(dá)到規(guī)定范圍的方法。振通904動(dòng)平衡儀采用影響系數(shù)法，又叫轉(zhuǎn)子測(cè)相平衡法。

2.2 不對(duì)中故障

2.2.1 不對(duì)中故障的機(jī)理

轉(zhuǎn)子不對(duì)中包括軸承不對(duì)中和軸系不對(duì)中兩種情況。通常不對(duì)中主要指軸系不對(duì)中，軸系不對(duì)中有三種情況：平行不對(duì)中、角度不對(duì)中和綜合不對(duì)中。對(duì)平行不對(duì)中而言，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，徑向力改變四次即振動(dòng)兩次，所以平行不對(duì)中會(huì)產(chǎn)生兩倍頻徑向振動(dòng)。對(duì)角度不對(duì)中而言，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，彎曲力矩改變一個(gè)方向，因此角度不對(duì)中引起軸向同頻振動(dòng)。軸系不對(duì)中往往既有平行不對(duì)中又有角度不對(duì)中即綜合不對(duì)中。

2.2.2 不對(duì)中的診斷(特征)

1)軸向振動(dòng)幅度較大

2)頻譜圖上主要表現(xiàn)為二倍頻成分，存在角度不對(duì)中時(shí)軸向還有工頻振動(dòng)。

3)平行不對(duì)中主要表現(xiàn)在徑向上，角度不對(duì)中表現(xiàn)在軸向上。

4)聯(lián)軸節(jié)不對(duì)中時(shí)，緊鄰的軸承有較大的振動(dòng)。

5)兩軸端的相位差為180°。

2.3 滾動(dòng)軸承的故障機(jī)理和特征頻率

滾動(dòng)軸承的每一種零件都有其特殊的故障頻率，其故障特征頻率如下：

外環(huán)故障頻率：f=z/2（1-dcosβ/D）fn

內(nèi)環(huán)故障頻率：f=z/2（1+dcosβ/D）fn

滾珠故障頻率：f=D/d（1-dcosβ2/D2）fn

保持架故障頻率：f=1/2（1-dcosβ/D）fn

D讠節(jié)圓直徑;d讠滾珠直徑;β讠接觸角;z讠滾珠數(shù);fn讠軸的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率

3 舉例分析

3.1 風(fēng)機(jī)不平衡的診斷

我廠90 m2電除塵的風(fēng)機(jī)型號(hào)為Y4-73-NO20D右，轉(zhuǎn)速為740 r/min，即工頻為12.5 Hz。風(fēng)機(jī)在2014年3月份發(fā)生振動(dòng),在靠近葉輪軸承處測(cè)得頻譜圖如圖1。

圖1 葉輪軸承處測(cè)得頻譜圖

通過(guò)圖1可知，主要振動(dòng)分量在工頻上。通過(guò)測(cè)量又知水平方向振動(dòng)分量較大，而軸向和垂直方向振動(dòng)分量較小。所以可初步診斷為振動(dòng)由不平衡故障引起。為此，我們利用HY-108采集儀做現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，根據(jù)原測(cè)的影響系數(shù)（0.016918 mm/s/g173°）,在停機(jī)40 min的情況，根據(jù)儀器給出的質(zhì)量塊和相位，一次獲得成功，測(cè)的振動(dòng)速度最大為2.5 mm/s達(dá)到良好狀態(tài)。

3.2 軸承故障診斷

我廠1#燒結(jié)機(jī)尾電除塵風(fēng)機(jī)（Y4-73-No25D右）在2013年5月份軸承座有異常聲音和振動(dòng)。我們利用HY-108儀器進(jìn)行診斷，先測(cè)出波形，得出頻譜圖如圖2。

圖2 軸承故障振動(dòng)頻譜圖

通過(guò)圖2，初步診斷為軸承故障，經(jīng)查其軸承為3638（D=285，cosβ=0.959,d=45,z=16,fn=12.5）

f=z/2（1+cosβd/D）fn=16/2伊(1+0.959伊45衣285)伊12.5=115.25(Hz)

由以上計(jì)算分析，振動(dòng)頻率117 Hz接近于軸承內(nèi)環(huán)頻率115.25 Hz，所以初步診斷為軸承內(nèi)環(huán)故障。我們一方面準(zhǔn)備軸承，一方面派專人監(jiān)測(cè)、觀察，在定修時(shí)打開(kāi)軸承檢查軸承內(nèi)環(huán)有嚴(yán)重磨損，將其更換。

4 結(jié)束語(yǔ)

引起風(fēng)機(jī)系統(tǒng)故障的因素很多，故障的原因也是多樣，為了更準(zhǔn)確的診斷風(fēng)機(jī)故障，除了掌握各種故障的機(jī)理外，還要有大量的故障診斷經(jīng)驗(yàn)。只有在實(shí)際工作中不斷的總結(jié)引起風(fēng)機(jī)故障的各種特征，才能更準(zhǔn)確地判斷故障原因，避免大量不必要地維修，更好地為生產(chǎn)服務(wù)。

[1]陳大禧等著.大型回轉(zhuǎn)機(jī)械診斷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

Research and Application of Condition Monitoring and Fault Diagnosis Technology for Blowers

Zhao Jian
(The Equipment Department of Laiwu Iron and Steel Group,Laiwu,Shandong 271104,China)

The condition monitoring and diagnosis technology for the impellers,shaft coupling and bearings in a fan system is introduced.Production practice has shown that the technology can achieve good effect.

fan system;monitoring;diagnosis;application

TH44

B

1006-6764（2014）11-0053-02

2014-08-05

趙劍(1976-)，男,大學(xué)本科學(xué)歷,工程師,現(xiàn)從事設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)管理工作。