40黃島發(fā)電廠_2爐乙吸風(fēng)機(jī)動不平衡的診斷
黃島發(fā)電廠#2爐乙吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動不平衡故障監(jiān)測診斷
謝衛(wèi)樂李振輝李宏軍黃鶴松
(黃島發(fā)電廠)黃島發(fā)電廠于201*年11月開始利用RA-ENTEK的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對#2爐乙吸風(fēng)機(jī)進(jìn)行常規(guī)在線和離線檢測,實(shí)施狀態(tài)檢修。201*年2月27日在線監(jiān)測發(fā)現(xiàn),#2爐乙吸風(fēng)機(jī)組振動突然增大。我們利用該狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的強(qiáng)大的故障分析診斷功能,經(jīng)過分析診斷,確定振動突增故障的根源是該風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動不平衡。并于201*年2月28日據(jù)此提出了針對性的排除振動大故障的技術(shù)措施建議,檢修人員立即停機(jī)檢查,發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉輪的葉片上積了大量灰垢,清除灰垢后,振動恢復(fù)正常。從而避免了因吸風(fēng)機(jī)振動進(jìn)一步惡化和擴(kuò)大,甚至損壞而影響鍋爐正常運(yùn)行的事故。
1.#2爐乙吸風(fēng)機(jī)機(jī)組概況
#2爐乙吸風(fēng)機(jī)由一臺功率為800千瓦,轉(zhuǎn)速為730/595轉(zhuǎn)/分的電動機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動的調(diào)速風(fēng)機(jī)組成。該機(jī)組固定在專用的鋼筋混凝土基礎(chǔ)上。圖1為該吸風(fēng)機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意框圖,圖中還給出了整個機(jī)組的各軸承座振動監(jiān)測位置。
2.振動監(jiān)測點(diǎn)及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)
我們在#2爐乙吸風(fēng)機(jī)的電動機(jī)和風(fēng)機(jī)四個軸承位置的水平方向分別布置了一個振動加速度傳感器,它們的位置是根據(jù)ISO10816/3標(biāo)準(zhǔn)的要求確定的(見圖1),并且采用螺紋固定振動傳感器的方式,以確保采集的數(shù)據(jù)可靠完整,重復(fù)性好。
根據(jù)ISO10816/3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,#2爐乙吸風(fēng)機(jī)功率為800千瓦,轉(zhuǎn)速為730轉(zhuǎn)/分,并且安裝在專用的鋼筋混凝土基礎(chǔ)上,因此,它屬于在剛性支承上的第一組大型機(jī)器,即額定功率大于300千瓦,小于5萬千瓦,在剛性基礎(chǔ)上的大型機(jī)器;轉(zhuǎn)軸高度H315毫米的電動機(jī),它們的振動評定標(biāo)準(zhǔn)為:
評定區(qū)域A/B:振動位移有效值29微米;振動速度有效值2.3毫米/秒為分界線,即,軸承座振動小于29微米有效值或小于2.3毫米/秒有效值,機(jī)器的振動評定為A區(qū)域,即屬于新交付使用的
機(jī)器的振動通?陕湓诖藚^(qū)域內(nèi);
評定區(qū)域B/C:振動位移有效值57微米;振動速度有效值4.5毫米/秒為分界線,即,軸承座振動大于29微米有效值或2.3毫米/秒有效值,小于57微米有效值或4.5毫米/秒有效值,機(jī)器的振動可評定為B區(qū)域,即該機(jī)器的處在此區(qū)域時,可以考慮無限長時間運(yùn)行;
評定區(qū)域C/D:振動位移有效值90微米;振動速度有效值7.1毫米/秒為分界線,即軸承座振動大于57微米有效值或4.5毫米/秒有效值,小于90微米有效值或7.1毫米/秒有效值,機(jī)器振動可評定為C區(qū)域,即機(jī)器振動處于此區(qū)域時,一般考慮不適宜作長期連續(xù)運(yùn)行。通常該機(jī)器只能在此狀態(tài)下運(yùn)行有限時間,應(yīng)當(dāng)安排在一合適的機(jī)會進(jìn)行維修;
如果軸承座振動大于90微米有效值或7.1毫米/秒有效值,該機(jī)器的振動可評定為D區(qū)域,即機(jī)器的振動處在此區(qū)域內(nèi)時,通常應(yīng)該考慮其振動烈度足以導(dǎo)致機(jī)器損壞。
3.振動監(jiān)測結(jié)果及故障分析診斷
3.1振動監(jiān)測結(jié)果
表1列出了201*年02月26日~02月28日#2爐乙吸風(fēng)機(jī)組振動監(jiān)測和頻譜分析結(jié)果的典型數(shù)據(jù),該表還給出了對照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)ISO10816/3評定的結(jié)果。并列出了該機(jī)組各個軸承的處振動速度頻譜。
表1.#2爐乙吸風(fēng)機(jī)組各軸承振動速度總量及頻譜分量實(shí)測數(shù)據(jù)
轉(zhuǎn)速基頻分量機(jī)器測點(diǎn)振動總量毫米/轉(zhuǎn)/分秒有效值579.891745.318744.25744.04582.309744.399743.994757.316585.431746.1290.4895.9746.1620.8630.5425.6745.9870.7340.3396.917ISO評定結(jié)果ACCAACCAAC風(fēng)機(jī)葉輪嚴(yán)重02-02-276:37PM02-02-276:38PM02-02-2810:40PM風(fēng)機(jī)靠聯(lián)02-02-268:38PM02-02-276:37PM7.446148.153090.675220.294929.36635動不平衡診斷結(jié)論時間毫米/秒峰值02-02-268:37PM電機(jī)自由端H102-02-2810:39PM02-02-268:37PM02-02-272:36PM02-02-276:37PM0.470667.58378.286290.71510.42251電機(jī)負(fù)載端H
軸側(cè)H302-02-276:38PM02-02-2810:40PM02-02-268:38PM9.722720.433380.7452615.453815.43070.91374745.022739.138587.615745.054744.838752.4077.0250.71130.73012.1211.5721.052CAADDA靠葉輪側(cè)H402-02-272:37PM02-02-276:38PM02-02-2810:35PM
圖2:#2爐乙吸風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)靠葉輪側(cè)水平振動速度頻譜分量趨勢曲線
圖3:#2爐乙吸風(fēng)機(jī)靠葉輪側(cè)水平振動速度頻譜動平衡正常時
圖4:#2爐乙吸風(fēng)機(jī)靠葉輪側(cè)水平振動速度頻譜動不平衡時
圖5:#2爐乙吸風(fēng)機(jī)靠葉輪側(cè)水平振動速度頻譜修正動平衡后
3.2故障診斷和排除
[1]
表1中列出的數(shù)據(jù)和圖2至圖5十分清楚地表明:201*年2月27日下午2點(diǎn)37分左
右開始,2#爐乙吸風(fēng)機(jī)組突然振動增大約20倍,振動總量按國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)ISO10816/3評定為D區(qū)域,即該吸風(fēng)機(jī)的振動已經(jīng)達(dá)到不能安全運(yùn)行的程度。例如,吸風(fēng)機(jī)靠葉輪側(cè)軸承座水平方向[H4測點(diǎn)]振動速度有效值(振動烈度)從2月26日下午8點(diǎn)38分左右的0.73065毫米/秒有效值,突增至2月27日下午2點(diǎn)37分時的12.1288毫米/秒有效值,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過ISO10816/3標(biāo)準(zhǔn)對第一組大型機(jī)器規(guī)定的7.1毫米/秒有效值的最高極限,進(jìn)入D區(qū)域,即機(jī)器處于此區(qū)域運(yùn)行時,通?紤]其振動烈度足以導(dǎo)致機(jī)器損壞。
[2]
表1中列出的數(shù)據(jù)和圖2至圖5還十分清楚地表明:201*年2月27日吸風(fēng)機(jī)組振動全
面突增時,振動最大的位置在吸風(fēng)機(jī)靠葉輪側(cè)[H4測點(diǎn)],其振動速度總量{振動烈度}高達(dá)12.1288毫米/秒有效值,而且,振動頻譜中占絕對優(yōu)勢的主頻率分量都是機(jī)器轉(zhuǎn)速的一倍頻率[745轉(zhuǎn)/分左右],例如吸風(fēng)機(jī)靠葉輪側(cè)水平振動速度頻譜中轉(zhuǎn)速一倍頻率分量的幅值高達(dá)15.4538毫米/秒峰值,見圖4。這種頻譜是轉(zhuǎn)子動不平衡故障的最典型特征譜。愈往電動機(jī)自由端方向,振動的總量和振動頻譜中主頻率分量[轉(zhuǎn)速的一倍頻率]的幅值愈小,例如電動機(jī)自由端水平振動速度總量為6.1622毫米/秒有效值,僅為吸風(fēng)機(jī)靠葉輪側(cè)水平振動速度總量的二分之一,而振動頻譜中主頻率分量[轉(zhuǎn)速一倍頻率]的幅值為8.2863毫米/秒峰值,也僅為吸風(fēng)機(jī)靠葉輪側(cè)水平振動速度頻譜中主頻率分量幅值的二分之一。由此可以判斷,該吸風(fēng)機(jī)的葉輪嚴(yán)重動不平衡,電動機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡基本沒有問題。
[3]
根據(jù)以上診斷結(jié)論,我們立即通知廠設(shè)備部,建議檢查該吸風(fēng)機(jī)葉輪平衡塊及葉片積
灰垢的情況。廠有關(guān)部門決定立即停機(jī)檢查,檢修人員檢查發(fā)現(xiàn),葉輪的葉片上存在大量的積灰垢。清除積灰垢后,繼續(xù)開車運(yùn)行,整個機(jī)組的振動立即全面下降,2月28日下午12點(diǎn)35分左右監(jiān)測的振動數(shù)據(jù)表明,機(jī)組振動已恢復(fù)到2月26日前的正常水平,例如,整個2#爐乙吸風(fēng)機(jī)組振動最大
的位置,吸風(fēng)機(jī)靠葉輪側(cè)軸承座水平方向[H4測點(diǎn)]振動速度總量僅為1.05219毫米/秒有效值,見圖3.4,達(dá)到了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)ISO10816/3規(guī)定的A區(qū)域水平[小于2.3毫米/秒有效值],即相當(dāng)于新交付使用的機(jī)器的振動品質(zhì)。
綜上所述,我們利用RA-ENTEK的機(jī)械設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng),由計算機(jī)控制24小時連續(xù)監(jiān)測2#爐乙吸風(fēng)機(jī)的振動,201*年2月27日成功地檢測到該機(jī)組振動突增信息,并且運(yùn)用奧德賽機(jī)械設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)的故障診斷功能準(zhǔn)確地診斷了振動突增的原因是該吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉輪動不平衡,立即通知廠有關(guān)部門,檢查確認(rèn)確實(shí)是風(fēng)機(jī)葉輪大量積灰垢造成風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)子嚴(yán)重動不平衡,2月28日清除了風(fēng)機(jī)葉輪上積灰垢后,整個吸風(fēng)機(jī)組的振動全部恢復(fù)正常。這樣,充分發(fā)揮了狀態(tài)檢修系統(tǒng)及時準(zhǔn)確監(jiān)測診斷功能,使機(jī)器一出現(xiàn)故障就被檢測出來,立即采取針對性措施,排除故障,避免事故的發(fā)生,確保機(jī)組安全運(yùn)行,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
4.參考文獻(xiàn)
1.ISO10816/11995,機(jī)械振動,在非旋轉(zhuǎn)部件上測量和評價機(jī)器振動,第一部分,總則2.ISO10816/31995,機(jī)械振動,在非旋轉(zhuǎn)部件上測量和評價機(jī)器振動,第三部分額定功率大于15千瓦和額定轉(zhuǎn)速在120至15,000轉(zhuǎn)/分在現(xiàn)場測量的工業(yè)機(jī)器應(yīng)用指南
3.GB1134789,大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動烈度現(xiàn)場測量與評定
4.GB11348.189,旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸徑向振動的測量和評定,第一部分,總則5.RA-ENTEK狀態(tài)監(jiān)測,預(yù)測維修系統(tǒng)用戶操作手冊(EMONITOROdyssey)6.RA-ENTEK狀態(tài)監(jiān)測,振動故障分析和診斷,上冊,常見振動故障分析和診斷7.RA-ENTEK狀態(tài)監(jiān)測,振動故障分析和診斷,下冊,特殊振動故障分析和診斷
擴(kuò)展閱讀:45黃島發(fā)電廠#3機(jī)#7給水泵基礎(chǔ)振動故障監(jiān)測診斷報告
黃島發(fā)電廠#3機(jī)#7給水泵基礎(chǔ)振動故障監(jiān)測診斷報告
黃鶴松李洪軍謝衛(wèi)樂李振輝
(黃島發(fā)電廠)
1.前言
黃島發(fā)電廠于201*年11-12月利用美國RA-ENTE公司狀監(jiān)測系統(tǒng)對#3機(jī)#7給水泵進(jìn)行常規(guī)在線和離線檢測中發(fā)現(xiàn),#3機(jī)#7給水泵電機(jī)振動大。經(jīng)過反復(fù)檢測分析找到了故障的根源是該電機(jī)的鋼板焊接固定座基礎(chǔ)垂直方向剛性差,與混凝土基礎(chǔ)之間沒有填實(shí),其本身劇烈振動。并據(jù)此提出了針對性的改造措施建議,這樣為根本排除該故障創(chuàng)造了條件,防止了設(shè)備故障的進(jìn)一步惡化和擴(kuò)大,為避免輔助設(shè)備損壞而影響主機(jī)安全運(yùn)行提供了保障。
2.#3機(jī)組#7給水泵電動機(jī)概況
#3機(jī)#7給水泵由一臺功率為5500千瓦,轉(zhuǎn)速為2978轉(zhuǎn)/分的電動機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動。該電動機(jī)固定在一塊鑄鋼底板上,然后再固定到二塊平行的大鋼板焊接底座上,最后固定到鋼筋混凝土基礎(chǔ)上。二塊鋼板焊接底座的中間部分沒有填充滿混凝土,致使電動機(jī)軸承座存在底下懸空情況。圖1為該電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意框圖,給出了整個電動機(jī)的各軸承座振動監(jiān)測位置,各機(jī)器的主要參數(shù)等。
9v8v7v6v5v4v3v2v1v
91v81v71v61v51v41v31v21v11v圖1#3機(jī)#7給水泵機(jī)組電動機(jī)及其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意框圖3.振動監(jiān)測系統(tǒng)及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)
為了全面監(jiān)測#3機(jī)#7給水泵電動機(jī)機(jī)組振動大的原因,查清振動故障源,專門詳細(xì)監(jiān)測電動機(jī)各固定部位及基礎(chǔ)的振動分布,以判斷振動源并采取有效措施排除振動故障。為此,我們專門布置了如下測點(diǎn)(詳細(xì)見圖1),這些測點(diǎn)為:
1v~9v鑄鋼固定底座與鋼板焊接固定底座連接的鋼板焊接固定底座上的測點(diǎn);11~91v為相對于鋼板焊接固定底座上地面的測點(diǎn);
并且,對電動機(jī)兩個軸承座所連接的鑄鋼固定底座及其基礎(chǔ)的振動也作了全面監(jiān)測和分析,以便更好的幫助分析電動機(jī)振動大的根本原因和排除故障。
根據(jù)ISO10816/3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,#3機(jī)#7給水泵電動機(jī)都屬于第一組大型機(jī)器,即額定功率大于300千瓦,小于5萬千瓦,在剛性基礎(chǔ)上的大型機(jī)器;轉(zhuǎn)軸高度H315毫米的電動機(jī),它們的振動評定標(biāo)準(zhǔn)為:評定區(qū)域A/B:振動位移有效值29微米;振動速度有效值2.3毫米/秒,即,軸承座振動小于29微米有效值或小于2.3毫米/秒有效值,機(jī)器屬于新機(jī)器振動品質(zhì)(A區(qū)域);
評定區(qū)域B/C:振動位移有效值57微米;振動速度有效值4.5毫米/秒,即,軸承座振動大于29微米有效值或2.3毫米/秒有效值,小于57微米有效值或4.5毫米/秒有效值,機(jī)器屬于可以長期運(yùn)行(B區(qū)域);
評定區(qū)域C/D:振動位移有效值90微米;振動速度有效值7.1毫米/秒,即軸承座振動大于57微米有效值或4.5毫米/秒有效值,小于90微米有效值或7.1毫米/秒有效值,機(jī)器屬于不宜長期運(yùn)行,應(yīng)該安排檢修(C區(qū)域);
如果軸承座振動大于90微米有效值或7.1毫米/秒有效值,機(jī)器將損壞(D區(qū)域)。軸承座振動測量頻率范圍從5.3赫茲至1000赫茲,即318轉(zhuǎn)/分至60000轉(zhuǎn)/分(注:ISO10816/3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的振動測量頻率范圍為10赫茲至1000赫茲)。
4.振動監(jiān)測結(jié)果及故障分析診斷
表1列出了201*年01月6日#3機(jī)#7給水泵電動機(jī)鋼板底座和基礎(chǔ)的振動值,表2則列出了電動機(jī)兩個軸承座焊接鋼板與基礎(chǔ)的振動值。表3給出了兩個軸承的多個頻譜以便于觀察分析故障原因。
表1、201*年01月06日#3機(jī)#7給水泵電動機(jī)鋼板底座與基礎(chǔ)振動值(N=2980分)測點(diǎn)1v11v2v21v3v31v4v41v5v51v6v61v7v71v8v81v9v91v38323936633238303832373027252623201*振動值(m)
表2、201*年01月06日,#3機(jī)#7給水泵-電動機(jī)軸承座振動值(N=2980轉(zhuǎn)/分)
測點(diǎn)振動值(m)1v11v392v8021v813v4731v37注:上表為電動機(jī)靠偶合器側(cè)軸承座與基礎(chǔ)振動值測點(diǎn)振動值(m)1v6611v542v9321v913v4431v41注:上表為電動機(jī)自由側(cè)軸承座與基礎(chǔ)振動值以下給出軸承頻譜圖
201*年01月06日電動機(jī)自由端垂直向速度頻譜圖
201*年01月06日電動機(jī)自由端垂直向位移頻譜圖
201*年01月06日電動機(jī)自由端水平向速度頻譜圖
201*年01月06日電動機(jī)自由端水平向g’s頻譜圖
201*年01月06日電動機(jī)靠偶合器水平向速度頻譜圖
201*年01月06日電動機(jī)靠偶合器垂直向速度頻譜圖
從表1和表2中觀察對比可以看出基礎(chǔ)存在問題是故障的主要來源。估計鋼板與基礎(chǔ)間的墊鐵部分混凝土已經(jīng)發(fā)生松動,導(dǎo)致與基礎(chǔ)相連接的兩塊鋼板剛性很差,已不能很好的支撐電動機(jī)。特別反映在電動機(jī)兩側(cè)軸承座的振動值已嚴(yán)重超標(biāo)。并且從軸承的頻譜圖上發(fā)現(xiàn)二倍頻松動的象征。
電動機(jī)軸承座振動頻譜十分清楚地表明,垂直向振動主頻率分量全部都是一倍轉(zhuǎn)速頻率,水平向振動主頻率分量全部都是二倍轉(zhuǎn)速頻率。
我們進(jìn)一步研究分析表1和表2,這些數(shù)據(jù)非常清楚的顯示,整個基礎(chǔ)振動劇烈,但是,所有的電動機(jī)地腳螺栓固定,以及鑄鋼固定座地腳螺栓固定良好,沒有相對松動。但是,鋼板焊接固定座本身剛性很差,鋼板與基礎(chǔ)間的墊鐵可能由于混凝土灰質(zhì)不合格而發(fā)生松動,因此導(dǎo)鋼板本身劇烈振動。
本次振動測量中為了很好的找出電動機(jī)振動的原因,就將電動機(jī)與偶合器和給水泵分離開來獨(dú)自運(yùn)行,并且電動機(jī)兩側(cè)軸承均為滑動軸承,因此不存在滾動軸承故障和聯(lián)軸器對中不良。
5.診斷結(jié)論及建議
#3機(jī)#7給水泵電動機(jī)振動,按照ISO10816/3標(biāo)準(zhǔn)評定為D區(qū),即:機(jī)器振動處在該區(qū)域,通?紤]其振動烈度足以導(dǎo)致機(jī)器損壞。因此該機(jī)組不能在那種狀態(tài)下安全運(yùn)行;
我們診斷其超標(biāo)的根本原因是該電動機(jī)的基礎(chǔ)(特別是鋼板焊接固定座)設(shè)計不當(dāng),基礎(chǔ)本身劇烈振動。因此,建議為了保障機(jī)組安全運(yùn)行,應(yīng)該考慮盡快改造此基礎(chǔ)的鋼板焊接固定座,加強(qiáng)剛性,墊鐵混凝土應(yīng)重新灌注。
6.參考文獻(xiàn)
1.ISO10816/1-1995機(jī)械振動在非旋轉(zhuǎn)部件上測量和評價機(jī)器振動2.ISO10816/3-1995機(jī)械振動在非旋轉(zhuǎn)部件上測量和評價機(jī)器振動3.大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動烈度現(xiàn)場測量與評定4.羅克韋爾公司振動故障分析與診斷手冊
第一部分第三部分
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