代琳娜 孫光中 王洪奎
(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司,河北 唐山 063200)
空壓機(jī)電機(jī)故障診斷及現(xiàn)場動(dòng)平衡應(yīng)用
代琳娜孫光中王洪奎
(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司,河北唐山063200)
制氧空壓機(jī)電機(jī)檢修后振動(dòng)超標(biāo),通過現(xiàn)場振動(dòng)監(jiān)測和故障診斷,確認(rèn)為電機(jī)轉(zhuǎn)子存在不平衡現(xiàn)象。由于檢修時(shí)間緊,采取現(xiàn)場動(dòng)平衡的方法,降低振動(dòng)值,滿足了現(xiàn)場長時(shí)間運(yùn)行的要求。
振動(dòng);故障診斷;現(xiàn)場動(dòng)平衡
某鋼鐵廠制氧空壓機(jī)為單軸、離心式壓縮機(jī),操作介質(zhì)為空氣,額定轉(zhuǎn)速4398r/min,齒輪傳動(dòng)同電機(jī)相連,電機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min。機(jī)組結(jié)構(gòu)及振動(dòng)測點(diǎn)分布如圖1所示。
圖1 制氧空壓機(jī)結(jié)構(gòu)及振動(dòng)測點(diǎn)分布示意圖
該空壓機(jī)電機(jī)自2009年開始投運(yùn)以來,電機(jī)驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)一直接近高限制。2014年11月空壓機(jī)組大修后試車,電機(jī)振動(dòng)如前。后因其他原因更換電氣模塊停機(jī)8h后,再開機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)值高達(dá)150μm,嚴(yán)重超標(biāo),機(jī)組跳機(jī)。隨后使用離線振動(dòng)數(shù)據(jù)采集儀器進(jìn)行精確測量和故障分析。
1.幅值特征
2014年11月11日晚8:00,使用Bently 408數(shù)據(jù)采集器對空壓機(jī)組的啟停機(jī)振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了振動(dòng)監(jiān)測,振動(dòng)趨勢如圖2。由圖2 可見,在空壓機(jī)組啟動(dòng)后,隨著轉(zhuǎn)速的增大,電機(jī)振動(dòng)幅值也是不斷增大,尤其以電機(jī)驅(qū)動(dòng)端X方向增幅最大,振動(dòng)幅值最高達(dá)到了150μm,嚴(yán)重超過機(jī)組運(yùn)行報(bào)警值
2.頻率特征
以電機(jī)驅(qū)動(dòng)端X方向測點(diǎn)進(jìn)行分析,振動(dòng)頻譜圖如圖3。由圖可見諧波能量集中于基頻,2倍頻及其他倍頻非常小,甚至沒有。對比基頻和通頻,基頻振動(dòng)值138μm,超過了通頻幅值150μm的80%,這是轉(zhuǎn)子不平衡的典型特征。同時(shí)也看不出明顯的半頻及低頻分量,說明不存在動(dòng)靜部件機(jī)械碰磨、松動(dòng)等。
3.時(shí)域特征
圖4所示為電機(jī)驅(qū)動(dòng)端X方向測點(diǎn)時(shí)域波形圖,由圖可見,測點(diǎn)振動(dòng)時(shí)域波形在一個(gè)周期內(nèi)為典型的正弦波,故障狀態(tài)下的時(shí)域波形較正常運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)域波形振幅增大。
通過以上數(shù)據(jù)分析,基本確定電機(jī)振動(dòng)大是轉(zhuǎn)子存在不平衡造成的。決定立即實(shí)施現(xiàn)場動(dòng)平衡解決故障。
此次采用西北工業(yè)大學(xué)旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)CAMD6200對該空壓機(jī)電機(jī)實(shí)施現(xiàn)場動(dòng)平衡。該電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為1500r/min,低于第一臨界轉(zhuǎn)速,確認(rèn)為剛性轉(zhuǎn)子,并且該機(jī)組運(yùn)行在固定轉(zhuǎn)速、固定載荷上,符合單面動(dòng)平衡要求。
圖2 空壓機(jī)組啟機(jī)過程各振動(dòng)測點(diǎn)振動(dòng)趨勢圖
圖3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)端X方向測點(diǎn)振動(dòng)頻譜圖
1.準(zhǔn)備工作
(1) 準(zhǔn)備稱量器具、切割工具、試重及平衡塊材料。
(2)在電機(jī)軸頸外露部分任一位置順軸向貼一長條反光片,其余部分涂黑。
(3)連接振動(dòng)傳感器、光電傳感器和數(shù)據(jù)采集器。
(4)將振動(dòng)傳感器放置于軸承座水平方向。
(5)將光電傳感器置于電機(jī)非轉(zhuǎn)動(dòng)部位,使其探頭與反光片垂直,距離在50mm左右。整個(gè)動(dòng)平衡過程中,反光片的位置和光電傳感器的位置與方向應(yīng)保持不變。
2.測取初始振動(dòng)參數(shù)
啟動(dòng)電機(jī),待轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定后,記錄初始振動(dòng)速度有效值1.37mm/s,初始相位190°。
圖4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)端X方向測點(diǎn)振動(dòng)時(shí)域波形圖
3.計(jì)算試塊配重和角度
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),確定電機(jī)的首次試重為444g。相位反映的是振動(dòng)信號高點(diǎn)滯后于相位信號的角度,依據(jù)測定相位即可找出振動(dòng)高點(diǎn)P。由振動(dòng)原理可知,不平衡力總是超前振動(dòng)高點(diǎn)一個(gè)滯后角,故由高點(diǎn)P順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)滯后角,即可找到不平衡所在位置Q°,而Q+180°即為應(yīng)加平衡配重的位置。據(jù)此計(jì)算的試重應(yīng)加位置為280°。
4.安裝試塊并計(jì)算平衡配重
拆開電機(jī)人孔,將試重444g平衡塊鑲嵌于平衡槽280°位置。封閉人孔,啟動(dòng)電機(jī),轉(zhuǎn)速為1500r/min時(shí)測得振幅值1.16mm/s,相位190°。通過單平面動(dòng)平衡計(jì)算程序,顯示出動(dòng)平衡的補(bǔ)償結(jié)果:應(yīng)再加平衡塊重量611g,安裝角度280°。
5.安裝平衡塊試重及校正后效果
停機(jī)后,打開人孔,將611g平衡塊配重加到280°位置上。封閉人孔,啟動(dòng)電機(jī)后,振動(dòng)值下降為0.8mm/s,一次試車成功。電機(jī)驅(qū)動(dòng)端X方向振動(dòng)值下降為60μm,振動(dòng)合格。
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(2015-04-15)