风机振动故障诊断及应用

邱海军 李鹏雄 唐海波

摘要：针对承钢二高线风冷风机因剧烈振动导致的故障停机情况，采用现场检测风机波形及频谱的方法，对风机进行了状态检测和故障诊断，在排除了轴承、联轴器同轴度问题等因素后，认为故障原因为风机主要由于失衡及机械松动导致振动幅值高。

关键词：风冷风机；风机振动；振动诊断

1．风机振动引起原因

风机的振动与很多因素有关，主要有机械、气流和润滑油等三方面。

1.1机械方面的振动

1.1.1转子不平衡引起的振动

由原始制造误差或安装不均匀导致的质量不平衡；转子的弯曲变形、转子部件粘连污垢或转子部件的不均匀磨损等。

1.1.2系统安装误差引起的振动

安装时原动机与工作机的连接不对中；轴瓦偏斜或不同心；在运行中由于原动机和工作机的温升不同造成的热不对中等。

1.1.3动、静部件间的相碰或摩擦引起的振动

转子与静止发生摩擦有两种情况：一种是转子在涡动过程中轴径或转子外缘与静止件接触而引起的径向摩擦；另一种是轴向与静止件接触而引起的轴向摩擦。

1.1.4轴承间隙或轴向不当引起的机组振动。

1.1.5设备存在严重松动，轴破裂、轴承损坏引起的振动。

1.1.6共振引起的机组振动

1.2工作介质引起的振动

1.2.1气流激振力造成的机组振动

进入机组的气流压力、流量的变化引起的工作状态的改变。

1.2.2气流对叶片的冲击和腐蚀造成的机组振动

气流中粉尘浓度不均，使转子受力不稳定；气流对叶片的腐蚀使转子不平衡。这些振动，有些是由随机因素造成的，有些与机组故障有直接关系。

1.3润滑系统造成的机组振动

供油系统的动态特性引起轴承各种形式的振动，油膜涡动和油膜震荡也可以引起机组振动。

2．风机技术参数

2.1 机组技术参数及测点

风冷为双吸式叶轮，叶轮直径1.25米，叶轮单重1.25t，驱动电机450kW。风机正常运行转速1200rpm。风机正常振动范围在2.0mm/s。

3．现场测量与实例分析

频率诊断间隔（频率贴近度、容忍度）设置：1×Δf=0.25Hz；

风机主轴转速实际测量为600r/min，转动工频为600r/min/60=10HZ

风机轴承型式：滚动轴承

3.1 设备名称：二高线风机设备功率：450测点名称：水平 测点编号：006

采集时间：201441815:02:09 采样点数：n=1024分析频率：fh=200Hz；频率分辨率：Δf=0.5fh/(n/2.56)= 0.25Hz； 探头灵敏度：v=0.009200 mm/s2；峰值：Xp=69.51925mm/s；平均值：Xav=35.00643mm/s；有效值：Xrms=39.61809mm/s脉冲指标：If=24.67223；峭度指标：Kv=1.63804；

前6个幅值最大的频率分量及其幅值见下表：

序号 频率(Hz) 幅值(mm/s)

1 10 69.51925

2 20 7.42185

3 40 2.77522

4 80 2.66355

5 60 2.27345

6 70 2.15489

如图1

频率诊断间隔（频率贴近度、容忍度）设置：1×Δf=0.25Hz；

风机主轴转速实际测量为600r/min，转动工频为600r/min/60=10HZ

风机轴承型式：滚动轴承

3.2 频谱分析及处理

首先针对风机类型，先对轴承进行现场振动诊断，利用测量加速度，分析频率为20000HZ，没有发现异常频率出现，排除了轴承问题引起的振动。其次是利用测量速度，分析频率从1000HZ—200HZ逐步分析。

根据图1时域波形图及频谱图可以看出，存在2—9倍的倍频分量，时域波形杂乱，有不稳定的大冲击冲击信号，有明显的不穩定的非周期信号。诊断结论为机械松动。

根据图1域波形图及频谱图可以看出，频谱图中基频有稳定的高峰，谐波能量集中在基频，其他的倍频振幅较小，振动的时域波形图中为正弦波，水平方向振动大，诊断结论为不平衡。

故障处理建议：

① 清洗叶轮，降低10HZ基频。

② 怀疑地脚松动情况，检查风机地脚螺栓、轴承座地脚螺栓松动情况。

③ 检查地脚后，重新对联轴器进行找正，紧固地脚及轴承螺栓。

4．结论

现场对轴承、联轴器同轴度进行逐步排除检查后，发现叶轮由于粘污泥过多造成风机振动，由于没有及时清理叶轮，振动量不断增加，导致地脚螺栓松动，最终导致振动量过大停车，经过对叶轮的清洗，地脚螺栓紧固处理后，试车1200r/min，振幅由原来的35.00643mm/s降至1.8mm/s，达到了使用标准。

5．参考文献

[1]张正松．旋转机械振动监测及故障诊断［M］．北京：机械工业出版社，1991．

[2]杨苹，吴捷．复杂系统故障诊断综述［J］．测控技术，1998，17（2）.