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不對(duì)中故障診斷

2012-08-03

作者：申大勇
（錦州石化公司設(shè)備研究所）
　　摘　要：介紹不對(duì)中的主要形式和故障特征，以及典型故障案例的診斷，說(shuō)明通過(guò)頻譜分析診斷不對(duì)中故障非常有效。
　　關(guān)鍵詞：不對(duì)中；故障診斷；特征；頻譜分析；軸心軌跡
　　一、轉(zhuǎn)子不對(duì)中主要形式及故障特征
　　1.主要形式
　　轉(zhuǎn)子不對(duì)中主要形式包括兩種。一是轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之問(wèn)的聯(lián)接不對(duì)中，這主要反映在聯(lián)軸節(jié)的對(duì)中程度上，它既可在水平方向也可在垂直方向。不對(duì)中偏差包括角度不對(duì)中和平行不對(duì)中，實(shí)際上偏差往往在兩個(gè)方向上同時(shí)存在。二是轉(zhuǎn)子軸頸在軸承或軸瓦中的安裝不對(duì)中，即指軸承安裝歪斜、軸瓦徑向間隙大。兩種對(duì)中問(wèn)題相互聯(lián)系，任何一種形式的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)對(duì)中不良均會(huì)引起機(jī)器振動(dòng)。
　　2.故障特征
　　角不對(duì)中產(chǎn)生較大的軸向振動(dòng)，頻譜成分為一倍頻和二倍頻，還常見(jiàn)一倍頻、二倍頻和三倍頻都占優(yōu)勢(shì)的情況。平行不對(duì)中的振動(dòng)特性類(lèi)似角不對(duì)中，但徑向振動(dòng)較大。頻譜中二倍頻較大，常常超過(guò)一倍頻，這與聯(lián)軸節(jié)結(jié)構(gòu)類(lèi)型有關(guān)。軸承不對(duì)中將產(chǎn)生一倍頻、二倍頻軸向振動(dòng)，通過(guò)對(duì)中無(wú)法消除振動(dòng)。
　　二、診斷實(shí)例
　　在現(xiàn)場(chǎng)使用dataPAC1500數(shù)據(jù)采集器采集原始數(shù)據(jù)，采用相對(duì)振動(dòng)測(cè)試方法：氣壓機(jī)組轉(zhuǎn)子一電渦流傳感器BENTLY3300二次儀表數(shù)據(jù)采集器PM軟件計(jì)算機(jī)，組成預(yù)測(cè)維修系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)故障診斷。
　　錦州石化股份有限公司一催化裂化裝置，該機(jī)組由兩部分組成，汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)離心壓縮機(jī)。機(jī)組測(cè)點(diǎn)布置圖如圖1所示。
　　1.故障特點(diǎn)
　　2006年5月氣壓機(jī)組大修后開(kāi)車(chē)一直平穩(wěn)，7月12日機(jī)組的BENTLY振動(dòng)保護(hù)表幅值突然增加，汽輪機(jī)各點(diǎn)報(bào)警，但機(jī)殼上的振動(dòng)沒(méi)有明顯變化。汽輪機(jī)故障報(bào)警值為45μm，停車(chē)報(bào)警值為75μm。各點(diǎn)的振動(dòng)幅值見(jiàn)表1。7月12日測(cè)得C點(diǎn)、D點(diǎn)垂直方向譜圖分別見(jiàn)圖2、圖3。圖中光標(biāo)處所對(duì)應(yīng)的頻率為工頻轉(zhuǎn)速110Hz，其幅值分別為43.57μm、70μm，都是工頻占豐導(dǎo)且總幅值均已超標(biāo)。在C點(diǎn)聯(lián)軸節(jié)處測(cè)得的機(jī)組軸心軌跡變化起伏較大，呈“8”字型，為典型的不對(duì)中信息。說(shuō)明該處齒型聯(lián)軸節(jié)存在不對(duì)中問(wèn)題。


　　2.故障診斷及處理措施
　?。?）故障診斷
　　根據(jù)上述振動(dòng)特點(diǎn)和振動(dòng)頻譜特征分析得出以下結(jié)論：①雖然汽輪機(jī)各點(diǎn)報(bào)警，但汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子已做過(guò)動(dòng)平衡，因此汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不存在動(dòng)平衡問(wèn)題；②機(jī)組故障不是發(fā)生在汽輪機(jī)和離心壓縮機(jī)上，而是發(fā)生在齒輪聯(lián)軸節(jié)處；③汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)的工頻分量過(guò)大，表明軸瓦問(wèn)隙過(guò)大；④聯(lián)軸節(jié)處對(duì)中不好；⑤齒輪聯(lián)軸節(jié)處的螺栓可能有斷裂，使不平衡量增加，振動(dòng)突然加大。
　　綜合上述分析結(jié)果，認(rèn)為汽輪機(jī)二次表振動(dòng)突然報(bào)警是由于齒輪聯(lián)軸節(jié)處有螺栓斷裂。為了不影響生產(chǎn)，減小因設(shè)備搶修所帶來(lái)的損失，機(jī)組在加密采集數(shù)據(jù)情況下繼續(xù)運(yùn)行。機(jī)組經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的帶故障運(yùn)行，二次表和機(jī)殼上的振動(dòng)都呈上升趨勢(shì)。測(cè)得汽壓機(jī)組聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)軸心軌跡圖都呈“8”字型，聯(lián)軸節(jié)處對(duì)中趨于惡化。頻譜圖只有工頻分量增加，說(shuō)明不平衡量正在加大，應(yīng)停車(chē)檢修。
　?。?）故障原因
　　8月13日汽壓機(jī)組檢修，發(fā)現(xiàn)齒輪聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)已有五個(gè)螺栓斷裂，這是引起振動(dòng)過(guò)大的主要原因，同時(shí)汽輪機(jī)軸瓦有磨損。機(jī)組在對(duì)中不良的情況下運(yùn)行，由于螺栓預(yù)緊力過(guò)大，螺栓受到剪切力的作用，因此發(fā)生斷裂。齒輪聯(lián)軸節(jié)處的螺栓斷裂又影響了轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡，從而使機(jī)組振動(dòng)突然加大。另外，軸瓦問(wèn)隙過(guò)大也是引起振動(dòng)加大的原因。
　?。?）處理措施
　　檢修時(shí)對(duì)齒輪聯(lián)軸節(jié)的螺栓孔外沿進(jìn)行了倒圓處理。并調(diào)整了汽輪機(jī)的軸瓦問(wèn)隙，軸瓦問(wèn)隙由原來(lái)的130μm調(diào)整到100μm。
　　8月19日機(jī)組一次開(kāi)車(chē)成功，各點(diǎn)振動(dòng)位移變化都在正常范圍之內(nèi)，運(yùn)行一直平穩(wěn)。2008年大修時(shí)把齒式聯(lián)軸節(jié)改換成金屬疊片式聯(lián)軸節(jié)，運(yùn)行至今沒(méi)有出現(xiàn)非計(jì)劃停車(chē)，實(shí)現(xiàn)了大機(jī)組的長(zhǎng)周期運(yùn)行。
來(lái)源：《中國(guó)設(shè)備工程》　2010年04期