轉(zhuǎn)動設(shè)備振動狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)案例分析

王洪奎，趙永江

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北唐山 063200）

1 系統(tǒng)簡介

能源與環(huán)境部轉(zhuǎn)動設(shè)備振動狀態(tài)在線監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)于2012年正式投入使用。該系統(tǒng)使用法國01db 公司振動在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以XPR300 網(wǎng)路化設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)為主體，即法國01db 網(wǎng)絡(luò)化XPR300 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷軟件/Oracle 數(shù)據(jù)庫軟件和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。在線監(jiān)測系統(tǒng)主要監(jiān)測關(guān)鍵大型轉(zhuǎn)動設(shè)備的振動情況，目前已覆蓋高爐鼓風(fēng)機、制氧空壓機、進(jìn)氣氮壓機、循環(huán)氮壓機、供風(fēng)空壓機、300 MW 熱電機組、燃?xì)饷簹饧訅簷C等62 臺機組322 個測點。通過利用振動趨勢、頻譜圖、時域波形圖及軸心軌跡圖等分析手段，對在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常及時通知相關(guān)不，不部門處理，避免非計劃停機造成的不必要損失。

2 案例分析

轉(zhuǎn)動設(shè)備振動狀態(tài)在線監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)已投入使用6年，在此期間，對所覆蓋設(shè)備的振動狀態(tài)進(jìn)行長期監(jiān)控并利用配套分析軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析和診斷，發(fā)現(xiàn)了不少設(shè)備隱患，在故障診斷方面也取得了一定的進(jìn)步。6年多時間里共發(fā)現(xiàn)設(shè)備振動異常變化1000 余次，發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備隱患200 余次。

2.1 燃?xì)庾鳂I(yè)區(qū)轉(zhuǎn)爐煤氣加壓站2#機振動值大問題處理

轉(zhuǎn)爐煤氣加壓機采用D900-11 型單向進(jìn)氣單級離心式鼓風(fēng)機，專供壓縮輸送轉(zhuǎn)爐煤氣使用，轉(zhuǎn)子呈簡支梁型。在線監(jiān)測系統(tǒng)對加壓機的振動情況監(jiān)測有2 個測點，分別位于鼓風(fēng)機驅(qū)動端軸承處機殼垂直方向（F1Y）和非驅(qū)動端軸承處機殼垂直方向（F2Y），采用加速度傳感器，測量結(jié)果為振動速度值。機組正常運行轉(zhuǎn)速為2985 r/min，振動預(yù)警值2.8 mm/s，報警值4.5 mm/s，連鎖停機值7.1 mm/s。

2018年3月7日，2#轉(zhuǎn)爐煤氣加壓機啟機運行，鼓風(fēng)機驅(qū)動端垂直殼振F1Y 和非驅(qū)動端垂直殼振F2Y 振動速度值分別為0.28 mm/s 和0.376 mm/s，機組運行狀態(tài)很好；運行至3月13日，兩測點振動值比較平穩(wěn)，呈緩慢上升趨勢，但振動值不大；自3月13日起，F(xiàn)2Y 測點振動呈快速上漲趨勢，運行至3月26日時，F(xiàn)2Y 測點振動值上升至3.98 mm/s，接近報警值4.5 mm/s，振動趨勢見圖1。

圖1 轉(zhuǎn)爐煤氣加壓站2#機振動趨勢

利用在線監(jiān)測系統(tǒng)對轉(zhuǎn)爐煤氣加壓站2#機振動大問題進(jìn)行故障分析，圖2 為2018年3月13日和3月26日F2Y 測點振動頻譜對比圖，圖中顯示F2Y 測點1 倍頻振動值由0.54 mm/s 上升至3.71 mm/s。由頻譜對比圖可見，兩測點振動分量主要為1 倍頻，同時有很小的諧波，且振動通頻值增大的主要成分為1 倍頻。

圖2 轉(zhuǎn)爐煤氣加壓站2#機F2Y 振動頻譜對比

圖3 為2018年3月13日和3月26日F2Y 測點振動時域波形對比圖，由圖可見，F(xiàn)2Y 測點振動時域波形在一個周期內(nèi)為典型的正弦波，故障狀態(tài)下的時域波形較正常運行狀態(tài)下的時域波形振幅明顯增大。根據(jù)通頻振動值是隨著時間的推移緩慢爬升的特點和以往的經(jīng)驗，判定該機組振動大是由于轉(zhuǎn)子積灰嚴(yán)重，造成轉(zhuǎn)子不平衡故障引起，且振動值已接近報警值，同以往停機檢修前振動值相近，故及時通知相關(guān)部門，建議盡快停機檢修，轉(zhuǎn)子清理并做動平衡，避免發(fā)生跳機故障。

2018年3月26日停機，對2#機進(jìn)行了解體檢修，發(fā)現(xiàn)葉輪、擴壓器和殼體表面積灰嚴(yán)重，對轉(zhuǎn)子、擴壓器和殼體進(jìn)行除垢，并對轉(zhuǎn)子做動平衡。檢修后，振動值明顯下降，F(xiàn)1Y 和F2Y兩測點振動值分別為0.28 mm/s 和0.41 mm/s，檢修效果明顯，避免了非計劃停機。

2.2 燃?xì)庾鳂I(yè)區(qū)5#高爐煤氣加壓機開機振動大問題處理

燃?xì)庾鳂I(yè)區(qū)5#高爐煤氣加壓機振動測點為風(fēng)機兩側(cè)軸承垂直方向，共2 個測點，均為殼振信號。2013年2月27日晚燃?xì)庾鳂I(yè)區(qū)5#高爐煤氣加壓機開機振動高，停機。針對上述情況，28日對在線監(jiān)測系統(tǒng)5#高爐煤氣加壓機27日晚振動數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。振動趨勢見圖4。

圖3 轉(zhuǎn)爐煤氣加壓站2#機F2Y 時域波形對比

圖4 5#高爐煤氣加壓機振動趨勢

由圖4 可見，2月27日之前加壓機一直處于停機備用狀態(tài)，2月27日16：14 開機，振動為1.56 mm/s，在可接受范圍內(nèi)，但接下來幾個小時內(nèi)，振動值迅速上升，最高達(dá)到8.13 mm/s，機組停機。

圖5 5#高爐煤氣加壓機風(fēng)機驅(qū)動端振動頻譜

圖6 5#高爐煤氣加壓機風(fēng)機驅(qū)動端振動時域波形

振動頻譜圖（圖5）顯示，頻率連續(xù)分布，成分豐富；且在突出的頻率成分中，有1 倍頻、2 倍頻、3 倍頻等諧波成分；振動時域波形（圖6）顯示，振動信號波峰多，波形毛糙、不穩(wěn)定，且有削波現(xiàn)象，懷疑存在嚴(yán)重的碰磨現(xiàn)象。開蓋檢修后發(fā)現(xiàn)的確如此，推力瓦磨損嚴(yán)重。后經(jīng)檢修恢復(fù)正常。

3 結(jié)束語

通過對轉(zhuǎn)氣2#機和高氣5#機振動大問題處理故障案例的分析，證明轉(zhuǎn)動設(shè)備振動狀態(tài)在線監(jiān)測和故障診斷在轉(zhuǎn)動設(shè)備的管理中的重要。該系統(tǒng)能指導(dǎo)監(jiān)測診斷人員及時掌握設(shè)備運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，找到故障原因，從而有計劃地實施檢修，避免非計劃停機造成損失。