化工廠旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要故障的測(cè)量和分析

李粟敏

摘 要：隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，全國(guó)各地的化工廠數(shù)量也逐漸增多，旋轉(zhuǎn)機(jī)械是化工廠開(kāi)展生產(chǎn)活動(dòng)的重要機(jī)械設(shè)備之一，只有確保旋轉(zhuǎn)機(jī)械的質(zhì)量，才能為生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供保障，由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的構(gòu)造復(fù)雜，在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生諸多故障，這就要求相關(guān)人員必須做好旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的測(cè)量工作，科學(xué)分析故障發(fā)生的原因，從而采取恰當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，以最大限度降低故障出現(xiàn)的幾率，該文就針對(duì)化工廠旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要故障的測(cè)量和分析進(jìn)行了研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：化工廠 旋轉(zhuǎn)機(jī)械 故障 測(cè)量 分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TH17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（a）-0108-02

近年來(lái)，我國(guó)的工業(yè)化發(fā)展水平顯著提升，各類(lèi)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大，旋轉(zhuǎn)機(jī)械已經(jīng)成為化工廠正常運(yùn)營(yíng)所必需的生產(chǎn)設(shè)備之一，化工廠使用的旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要包括離心機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)等，這些機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與化工廠的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效益息息相關(guān)。影響旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的因素很多，不僅包括機(jī)械設(shè)備自身的因素，同時(shí)還包括周?chē)h(huán)境狀況、人工操作等因素。只有對(duì)故障進(jìn)行科學(xué)測(cè)量，才能找出故障發(fā)生的原因，從而更好更快地解決故障。

1 化工廠旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要故障的測(cè)量流程及方法

1.1 測(cè)量流程

化工廠需要用到的旋轉(zhuǎn)機(jī)械類(lèi)型多樣，不同類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備在故障的表現(xiàn)形式上也不同。對(duì)故障進(jìn)行測(cè)量的具體流程如下：首先，應(yīng)對(duì)被測(cè)量機(jī)器發(fā)出的振動(dòng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄，然后將這些信息數(shù)據(jù)通過(guò)傳感器傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行?，再由信息處理中心將被測(cè)量設(shè)備的振動(dòng)信息與該設(shè)備正常運(yùn)行中的振動(dòng)信息相對(duì)比，判斷故障發(fā)生的原因。最后，根據(jù)故障類(lèi)型制定相應(yīng)的故障處理措施。

1.2 測(cè)量方法

旋轉(zhuǎn)機(jī)械測(cè)量方法的選擇應(yīng)根據(jù)化工廠的規(guī)模來(lái)確定，一般情況下，對(duì)于大型化工廠來(lái)說(shuō)，由于其規(guī)模大、生產(chǎn)部門(mén)眾多，很難在現(xiàn)場(chǎng)做到統(tǒng)一監(jiān)測(cè)。而對(duì)于中小型化工廠來(lái)說(shuō)，其本身規(guī)模較小，基礎(chǔ)也相對(duì)比較薄弱，考慮到其經(jīng)濟(jì)能力，采用在線監(jiān)測(cè)的方法對(duì)故障進(jìn)行測(cè)量不太現(xiàn)實(shí)。相反，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與診斷的方法對(duì)這些中小型化工廠來(lái)說(shuō)是比較適用的。根據(jù)歷史實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，中小型化工廠只需購(gòu)買(mǎi)一套簡(jiǎn)易的測(cè)試系統(tǒng)，包括頻率分析儀、測(cè)振儀以及現(xiàn)場(chǎng)平衡儀等儀器設(shè)備，就能達(dá)到很好的現(xiàn)象監(jiān)測(cè)效果，且這套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的造價(jià)并不高，一般在7000～8000元之間，完全在中小型化工廠的經(jīng)濟(jì)承受能力之內(nèi)。

2 化工廠旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要故障及其分析方法

2.1 滾動(dòng)軸承故障

化工廠旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)滾動(dòng)軸承故障，該故障主要表現(xiàn)為內(nèi)圈或外圈工作表出現(xiàn)滾珠表面剝落、疲勞剝落、壓痕等現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生滾動(dòng)軸承故障時(shí)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的諸多元件都會(huì)以20～60 kHZ的頻率振動(dòng)，在軸承完好無(wú)損的情況下，其在此范圍內(nèi)的振動(dòng)情況較少。

分析方法：在對(duì)滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行分析的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)使用滾動(dòng)軸承監(jiān)測(cè)儀，該儀器主要以30～40 kHz為監(jiān)測(cè)范圍，若軸承運(yùn)行正常，則檢測(cè)儀中不會(huì)出現(xiàn)共振峰；若軸承有損壞現(xiàn)象，就會(huì)產(chǎn)生脈沖，檢測(cè)信號(hào)也會(huì)隨之顯著增強(qiáng)。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，采用該監(jiān)測(cè)方法對(duì)滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行測(cè)量和分析具有較強(qiáng)的可行性，其監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度高達(dá)99%。

2.2 對(duì)中不良故障

一般情況下，旋轉(zhuǎn)機(jī)械采用變速裝置或聯(lián)軸節(jié)同驅(qū)動(dòng)裝置的情況比較多，因此，很容易發(fā)生對(duì)中不良的故障，該故障會(huì)導(dǎo)致軸承受力不合理，進(jìn)而影響到機(jī)組的正常運(yùn)行，對(duì)中不良的情況越嚴(yán)重，機(jī)組發(fā)生的振動(dòng)越劇烈。安裝不良會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)對(duì)中不良的問(wèn)題，除此以外，基礎(chǔ)的變形、地基的不均勻下沉等情況也會(huì)造成對(duì)中不良故障的發(fā)生。對(duì)中不良故障主要可分為3種類(lèi)型：一是兩條軸線相交叉形成一個(gè)角度；二是兩條軸線既相交形成一個(gè)角度，同時(shí)又平行形成一定距離；三是兩個(gè)轉(zhuǎn)子的軸線不在同一水平方向上，而是平行錯(cuò)開(kāi)。

分析方法：首先，應(yīng)當(dāng)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)頻譜進(jìn)行記錄，然后與正常情況下的頻譜情況進(jìn)行對(duì)比，可總結(jié)出，對(duì)于兩條軸線不在一條直線上，而是平行錯(cuò)開(kāi)分布的這種對(duì)中不良情況，會(huì)在每旋轉(zhuǎn)一周的情況下產(chǎn)生兩個(gè)周期的作用力，也就是產(chǎn)生的振動(dòng)頻率要高出正常情況的兩倍。

2.3 轉(zhuǎn)子失衡故障

旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生振動(dòng)的主要原因就是轉(zhuǎn)子失衡，據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在化工廠旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)生的所有故障中，轉(zhuǎn)子失衡故障占到了60%左右。轉(zhuǎn)子失衡故障發(fā)生的原因多種多樣，主要包括葉輪同軸裝配中心偏移、轉(zhuǎn)子材質(zhì)不均勻、轉(zhuǎn)子表面磨損變形以及轉(zhuǎn)子受力不合理等因素。

分析方法：通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子失衡的頻譜圖進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)子發(fā)生失衡故障的情況下，轉(zhuǎn)速的頻譜分量所代表的振動(dòng)能量最大，這是由于轉(zhuǎn)子失衡會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子產(chǎn)生離心慣性力，該慣性力會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中不斷循環(huán)重復(fù)，致使軸承上產(chǎn)生交變力，當(dāng)不平衡幅度增大，該交變力也會(huì)隨之增大，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的振動(dòng)加劇，振動(dòng)能量也相應(yīng)變大。轉(zhuǎn)子失衡故障會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸承的使用壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子脫落、開(kāi)裂，造成嚴(yán)重的安全事故。

3 未來(lái)展望

通過(guò)上述對(duì)化工廠旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障測(cè)量流程、方法以及主要故障的分析，可以看出現(xiàn)代化工企業(yè)發(fā)展中，故障監(jiān)測(cè)技術(shù)手段的應(yīng)用具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。雖然現(xiàn)行的監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法已經(jīng)取得了較好的應(yīng)用效果，但是依然存在諸多需要改進(jìn)的地方，因此，在新時(shí)期的時(shí)代背景下，應(yīng)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的測(cè)量與分析方法進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，以滿足時(shí)代發(fā)展的需求，具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)做到以下兩點(diǎn)。

3.1 加強(qiáng)對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段的推廣和運(yùn)用

與在線監(jiān)測(cè)手段相比，狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段具有更高的實(shí)效性，它能對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和分析，讓設(shè)備操作人員實(shí)時(shí)掌握旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和應(yīng)對(duì)故障，進(jìn)而最大限度減少意外停產(chǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。因此，加強(qiáng)對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段的推廣和運(yùn)用是非常有必要的，企業(yè)相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)做好對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段的宣傳工作，力求讓全體技術(shù)操作人員了解到狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段的優(yōu)勢(shì)，并在實(shí)際工作中加以運(yùn)用。其次，應(yīng)當(dāng)注重對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段的教育和培訓(xùn)，增強(qiáng)操作人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能。

3.2 應(yīng)采用科學(xué)的測(cè)量?jī)x器和分析方法

化工廠的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備正隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷革新，其精密性及專(zhuān)業(yè)性都逐步提高，因此，必須采用科學(xué)的儀器和分析方法對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障進(jìn)行定期測(cè)量和分析。改變傳統(tǒng)“看、聽(tīng)、摸”的監(jiān)測(cè)方法，將現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與測(cè)量方法相結(jié)合，著重提高監(jiān)測(cè)人員識(shí)別故障和解決故障的能力。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的旋轉(zhuǎn)機(jī)械被應(yīng)用到企業(yè)的生產(chǎn)中，這對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)的研究也不斷提出新的要求?；S在我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要地位，旋轉(zhuǎn)機(jī)械是化工廠開(kāi)展生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)，因此，必須提高對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障測(cè)量與分析的重視度。從當(dāng)前的現(xiàn)狀看，旋轉(zhuǎn)機(jī)械存在的主要故障包括滾動(dòng)軸承故障、轉(zhuǎn)子失衡和對(duì)中不良故障等。針對(duì)這些故障，監(jiān)測(cè)人員應(yīng)采取科學(xué)的測(cè)量手段與分析方法，找出故障的癥結(jié)，進(jìn)而從根本上消除故障，延長(zhǎng)機(jī)械壽命，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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