機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備振動(dòng)特性的研究*

許冬梅

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)粉末冶金有限公司，山東萊蕪 271104)

0 引言

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)，是在機(jī)械運(yùn)行中或不拆卸的情況下，對(duì)機(jī)械技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行定量測(cè)定，通過對(duì)所測(cè)信號(hào)的處理和分析，并結(jié)合診斷對(duì)象的歷史狀況，來定量識(shí)別機(jī)械設(shè)備及其零、部件的技術(shù)性能狀態(tài)，預(yù)測(cè)設(shè)備的異常及未來運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)故障部位、原因進(jìn)行分析和判斷，及時(shí)確定必要對(duì)策和最適宜的修理時(shí)間［1－2］。

轉(zhuǎn)車檢測(cè)避免了機(jī)械設(shè)備的突發(fā)故障，從而避免了被迫停機(jī)而影響生產(chǎn)，機(jī)械狀態(tài)分析為預(yù)制機(jī)械設(shè)備的維修期提供了可靠依據(jù)，克服了定期維修帶來的不必要的經(jīng)濟(jì)損失和設(shè)備性能的下降［3－4］。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)故障診斷技術(shù)有利于企業(yè)是向現(xiàn)代設(shè)備管理，克服維修工作中“過剩維修”現(xiàn)象，從而達(dá)到設(shè)備壽命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)修理費(fèi)用最為經(jīng)濟(jì)和設(shè)備綜合效率最高的目標(biāo)［5］。

故障診斷技術(shù)和狀態(tài)信息管理是設(shè)備綜合管理，特別是點(diǎn)檢丁秀基礎(chǔ)管理工作的重要組成部分，在設(shè)備管理中起著舉足輕重的核心作用。萊蕪鋼鐵集團(tuán)粉末冶金有限公司故障診斷工作已開展多年，并在故障診斷分析、現(xiàn)場(chǎng)檢修技術(shù)服務(wù)等方面做了大量的工作，對(duì)疑難雜癥進(jìn)行攻關(guān)，改善設(shè)備運(yùn)行特性，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 設(shè)備故障簡介

萊蕪鋼鐵集團(tuán)粉末冶金有限公司LF爐風(fēng)機(jī)采用法蘭連接一延長軸，并多了一個(gè)輔助軸承，從投運(yùn)以來一直出現(xiàn)水平、垂直振動(dòng)的現(xiàn)象。運(yùn)行中出現(xiàn)過延長軸連接法蘭螺栓松動(dòng)的設(shè)備隱患，嚴(yán)重影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。生產(chǎn)廠家及安裝單位曾進(jìn)行過多次的調(diào)整消缺，均達(dá)不到滿意的效果。轉(zhuǎn)子返廠維修葉片后，重新運(yùn)行振動(dòng)又進(jìn)一步增加。輔助支撐、發(fā)電機(jī)后軸承各方面振動(dòng)較以前有明顯增加。

2 裝配試驗(yàn)與特性分析

通過跟蹤監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)輔助支撐各方向成分均為一倍頻，尤其是水平方向嚴(yán)重超標(biāo)。機(jī)組在起機(jī)過程中特性不穩(wěn)定，臨界區(qū)域?qū)?，臨界和錠速時(shí)振動(dòng)均較高。長假現(xiàn)場(chǎng)平衡沒有改善振動(dòng)狀況，勵(lì)磁機(jī)輔助支撐水平振動(dòng)速度14.031 mm/s，振動(dòng)位移 122.871 N·m，軸向振動(dòng)速度 5.805 mm/s，振動(dòng)位移 52.618 μm。

2.1 裝配試驗(yàn)

在風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行后，檢查動(dòng)葉與機(jī)殼內(nèi)徑的間隙，發(fā)現(xiàn)圓周偏差較大，最大處達(dá)到9.68 mm，葉輪呈現(xiàn)“低頭”狀態(tài)。軸承箱與下機(jī)殼裝配，兩者的軸向間隙達(dá)到3 mm。經(jīng)研究，重新加墊片復(fù)裝試運(yùn)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)的較為平穩(wěn)。軸承箱水平和垂直方向振動(dòng)分別為3.2 mm/s和2.0 mm/s，但機(jī)殼的振動(dòng)情況沒有改善。

通過振動(dòng)分析可知，更換轉(zhuǎn)子后整個(gè)軸系的平衡發(fā)生了變化，由于現(xiàn)場(chǎng)平衡難處理，機(jī)組不是簡單的平衡問題。風(fēng)機(jī)延長軸本身存在安裝缺陷。從工程學(xué)角度看，延長軸與發(fā)電機(jī)軸為剛性連接且較短、質(zhì)輕，可視為一個(gè)軸，而采用了不常見的三支撐結(jié)構(gòu)。存在明顯的過定位現(xiàn)象，設(shè)計(jì)不合理。

2.2 振動(dòng)特性分析

風(fēng)機(jī)輔助軸承與軸承箱的振動(dòng)幅值差距較大，在線監(jiān)測(cè)軸承箱的振動(dòng)在3.2 mm/s時(shí)，殼體中分面水平方向的振動(dòng)達(dá)16.2 mm/s，且軸向振動(dòng)更大。兩個(gè)振動(dòng)值說明風(fēng)機(jī)的殼體和軸承座間可能存在松動(dòng)。

3 解決措施

利用停機(jī)檢修機(jī)會(huì)，進(jìn)行了一系列的啟、停機(jī)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)組的運(yùn)行特征。

首先對(duì)延長軸進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查該延長軸的軸徑橢圓，且端面與中心線不垂直。廠家采用端面加墊子來調(diào)整軸頸的跳動(dòng)值，實(shí)測(cè)跳動(dòng)0.16 mm。解體發(fā)現(xiàn)端面凸臺(tái)不能可靠定位，由6個(gè)螺栓直接緊固，三個(gè)不均勻分布的徑向騎縫銷定位。發(fā)電機(jī)廠家為減小軸頸的跳動(dòng)值而加的偏墊子達(dá)到0.4 mm之后。從連接形式看不是原設(shè)計(jì)就有的，是由于某種原因過后加裝的，定位精度根本無法保證。

為驗(yàn)證機(jī)組轉(zhuǎn)子特性，去掉接長短軸后開機(jī)試驗(yàn)，機(jī)組跳車值設(shè)為200 mm，機(jī)組跳車時(shí)2 606 r/min。

按照說明書，機(jī)組一階臨界在1 200～1 600 r/min之間，二階應(yīng)在4 000 r/min以上，但現(xiàn)在去除連接長軸后試機(jī)情況看，值特圖中過臨界時(shí)，機(jī)組各方向的振動(dòng)相位趨于相同，有明顯的共振現(xiàn)象，這也是機(jī)組臨界點(diǎn)的明顯特征。在2 600 r/min時(shí)，后軸承的水平、垂直振動(dòng)相位也趨于同相，明顯具有臨界的特征。

通過基礎(chǔ)加固、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡均不能有效地改變這一特征。最后只能回復(fù)延長軸，對(duì)延長軸加工精度校驗(yàn)合格后，進(jìn)行了精心的對(duì)中，對(duì)中精度達(dá)到了0.04 mm以內(nèi)(廠家標(biāo)準(zhǔn)0.08 mm)，并進(jìn)行了可靠的防松處理。

起機(jī)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，2 600 r/min可以通過，然后，對(duì)機(jī)組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，機(jī)組振動(dòng)得到了可靠控制。運(yùn)行一段時(shí)間后，機(jī)組運(yùn)行趨于平穩(wěn)。一階臨界已顯得不太明顯。工作轉(zhuǎn)速時(shí)可以穩(wěn)定運(yùn)行。勵(lì)磁機(jī)輔助支撐水平、軸向振動(dòng)6 mm/s以下，振動(dòng)位移50 μm左右。機(jī)組其它軸承振動(dòng)正常。

4 結(jié)論

(1)該機(jī)組存在嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷，轉(zhuǎn)子特性不能滿足技術(shù)要求。轉(zhuǎn)子存在第二臨界過低的現(xiàn)象，在2 600 r/min左右，接近轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速。為了避開工作轉(zhuǎn)速，廠家加裝了接長軸，從而使機(jī)組能夠在3 000 r/min運(yùn)行。

(2)通過一系列實(shí)驗(yàn)，了解了機(jī)組的工作特性。擦去了延長軸對(duì)中、可靠地防松、基礎(chǔ)的加固措施，明顯提高機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定型。

［1］ 陳敏生.動(dòng)靜結(jié)合可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)高倍頻振動(dòng)特性分析［J］.中國電力，2013(11):36－39.

［2］ 王 正.導(dǎo)流罩對(duì)冰箱冷凝風(fēng)機(jī)噪聲的影響［J］.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013(11):36－39.

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