转动设备振动状态在线监测系统案例分析

王洪奎，赵永江

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063200）

1 系统简介

能源与环境部转动设备振动状态在线监测和故障诊断系统于2012年正式投入使用。该系统使用法国01db 公司振动在线监测系统，该系统是以XPR300 网路化设备状态监测及故障诊断系统为主体，即法国01db 网络化XPR300 设备状态监测及故障诊断软件/Oracle 数据库软件和数据采集系统组成。在线监测系统主要监测关键大型转动设备的振动情况，目前已覆盖高炉鼓风机、制氧空压机、进气氮压机、循环氮压机、供风空压机、300 MW 热电机组、燃气煤气加压机等62 台机组322 个测点。通过利用振动趋势、频谱图、时域波形图及轴心轨迹图等分析手段，对在线监测数据进行处理和分析，发现设备异常及时通知相关不，不部门处理，避免非计划停机造成的不必要损失。

2 案例分析

转动设备振动状态在线监测和故障诊断系统已投入使用6年，在此期间，对所覆盖设备的振动状态进行长期监控并利用配套分析软件对相关数据进行初步分析和诊断，发现了不少设备隐患，在故障诊断方面也取得了一定的进步。6年多时间里共发现设备振动异常变化1000 余次，发现并处理设备隐患200 余次。

2.1 燃气作业区转炉煤气加压站2#机振动值大问题处理

转炉煤气加压机采用D900-11 型单向进气单级离心式鼓风机，专供压缩输送转炉煤气使用，转子呈简支梁型。在线监测系统对加压机的振动情况监测有2 个测点，分别位于鼓风机驱动端轴承处机壳垂直方向（F1Y）和非驱动端轴承处机壳垂直方向（F2Y），采用加速度传感器，测量结果为振动速度值。机组正常运行转速为2985 r/min，振动预警值2.8 mm/s，报警值4.5 mm/s，连锁停机值7.1 mm/s。

2018年3月7日，2#转炉煤气加压机启机运行，鼓风机驱动端垂直壳振F1Y 和非驱动端垂直壳振F2Y 振动速度值分别为0.28 mm/s 和0.376 mm/s，机组运行状态很好；运行至3月13日，两测点振动值比较平稳，呈缓慢上升趋势，但振动值不大；自3月13日起，F2Y 测点振动呈快速上涨趋势，运行至3月26日时，F2Y 测点振动值上升至3.98 mm/s，接近报警值4.5 mm/s，振动趋势见图1。

图1 转炉煤气加压站2#机振动趋势

利用在线监测系统对转炉煤气加压站2#机振动大问题进行故障分析，图2 为2018年3月13日和3月26日F2Y 测点振动频谱对比图，图中显示F2Y 测点1 倍频振动值由0.54 mm/s 上升至3.71 mm/s。由频谱对比图可见，两测点振动分量主要为1 倍频，同时有很小的谐波，且振动通频值增大的主要成分为1 倍频。

图2 转炉煤气加压站2#机F2Y 振动频谱对比

图3 为2018年3月13日和3月26日F2Y 测点振动时域波形对比图，由图可见，F2Y 测点振动时域波形在一个周期内为典型的正弦波，故障状态下的时域波形较正常运行状态下的时域波形振幅明显增大。根据通频振动值是随着时间的推移缓慢爬升的特点和以往的经验，判定该机组振动大是由于转子积灰严重，造成转子不平衡故障引起，且振动值已接近报警值，同以往停机检修前振动值相近，故及时通知相关部门，建议尽快停机检修，转子清理并做动平衡，避免发生跳机故障。

2018年3月26日停机，对2#机进行了解体检修，发现叶轮、扩压器和壳体表面积灰严重，对转子、扩压器和壳体进行除垢，并对转子做动平衡。检修后，振动值明显下降，F1Y 和F2Y两测点振动值分别为0.28 mm/s 和0.41 mm/s，检修效果明显，避免了非计划停机。

2.2 燃气作业区5#高炉煤气加压机开机振动大问题处理

燃气作业区5#高炉煤气加压机振动测点为风机两侧轴承垂直方向，共2 个测点，均为壳振信号。2013年2月27日晚燃气作业区5#高炉煤气加压机开机振动高，停机。针对上述情况，28日对在线监测系统5#高炉煤气加压机27日晚振动数据进行分析。振动趋势见图4。

图3 转炉煤气加压站2#机F2Y 时域波形对比

图4 5#高炉煤气加压机振动趋势

由图4 可见，2月27日之前加压机一直处于停机备用状态，2月27日16：14 开机，振动为1.56 mm/s，在可接受范围内，但接下来几个小时内，振动值迅速上升，最高达到8.13 mm/s，机组停机。

图5 5#高炉煤气加压机风机驱动端振动频谱

图6 5#高炉煤气加压机风机驱动端振动时域波形

振动频谱图（图5）显示，频率连续分布，成分丰富；且在突出的频率成分中，有1 倍频、2 倍频、3 倍频等谐波成分；振动时域波形（图6）显示，振动信号波峰多，波形毛糙、不稳定，且有削波现象，怀疑存在严重的碰磨现象。开盖检修后发现的确如此，推力瓦磨损严重。后经检修恢复正常。

3 结束语

通过对转气2#机和高气5#机振动大问题处理故障案例的分析，证明转动设备振动状态在线监测和故障诊断在转动设备的管理中的重要。该系统能指导监测诊断人员及时掌握设备运行状态，发现设备异常，找到故障原因，从而有计划地实施检修，避免非计划停机造成损失。