炉前除尘风机振动故障诊断

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炉前除尘风机是钢铁厂二期重要设备 ，结构为双支撑双吸离心式，驱动为-台三相异步电机 ，功率 260kW，转速1487r/rain。电机 自由侧轴承型号 3G32222，负荷侧轴承型号3G32224、3G126，风机两侧轴承型号均为1622。电机与风机通过弹性柱销联轴器连接。

该风机运行中出现振动值不断攀升并有加速的趋势，为此根据风机振动数值和振动信号，对机组进行测试，测点布置见图 1(风机电机侧即为风机负荷侧 ，风机非电机侧即为风机 自由侧)。相关频率计算结果见表 1。

表 1 轴承故障频率(转频 24.78Hz) Hz保持架 滚动体 外圈 内圈 轴承型号故障频率 故障频率 故障频率 故障频率3G32224 10.78 79.59 193.98 252.063G126 9.27 44.85 74.O9 124.151622 9.89 56-87 128.41 193.73二、故障分析与诊断振动测试使用的仪器有：MCV-021测振仪、MCV-061测振仪、EMC-2000B数采器、2130振动测试分析仪。表 2列出了2005年2月3日、9月12 El炉前除尘风机振动值，其中2005年2月 3日的振动值由MCV-061B测得，9月 12日的振动值由EMC-2000B测得。

1.振动值分析(1)从振动数值看，炉前除尘风机各个测点振动值都已超过圈 设i管理与维僖2013№6表 2 炉前除尘风机振动值振动速度平均值/(mm/s) 轴承冲击平均值 测点 方向2月 3日 9月 12日 2月3日 9月 12日0.23 2.90 1.96 0.14电机 自由侧 日 O.32 182 0.77 0.O7A 081 4.61 1.58 0.O80.56 3.02 0.58 1.O6电机负荷侧 O-33 2.28 1.04 0.74A 1.62 5.37 O.92 0I2OO.59 42-39 O.29 16.27电机侧 日 0.97 30.76 0.15 435A O.92 43.41 0.97 14.960.38 4-31 0.86 1.37风机非电机侧 日 0.57 6.07 1.7l O.59A 1.75 4.23 l-37 0.5l设备注意状态的标准，尤其是风机电机侧测点振动值远大于异常状态的标准。

(2)对机组地脚紧固螺栓进行测试后确定其没有松动和受力严重不均的情况。

(3)使用2130振动测试分析仪对联轴器两端振动相位差进行测试 ，确定联轴器对中良好(在传感器反向放置的情况下 ，轴向相位差为163。；在传感器同向放置的情况下，水平相位差为24。)。

根据上述分析，初步估计风机电机侧轴承存在故障的可能性较大。

2.振动信号分析(1)从设备各测点轴向振动频谱看(图2)，无论电机两侧还是风机两侧，128.75Hz及其 2倍频 258.13Hz都是主要频率 ，其中风机电机侧测点频谱中128.75Hz和258.13Hz频率的振动能量最大(分别是 6.37mm/s、3.33mm/s)，而与该测点距离最远的两处自由侧测点，其频谱中上述两频率的能量最校机组各测点其他方向的振动频谱掖映了类似现象。

(2)风机电机侧测点振动频谱中除128.75Hz及其2倍频 2童3；14l062O l0o 20o 300 400 50o 60o 700 8o0 900 l00oHza)电机自由侧O 1o0 20o 30o 40 5oo 600 70o 8oo 900 1Oo0Hzb)电机负荷侧O l0o 20o 30o 400 50o 60o 70o 8oo 90O 1O0oHzc)风机负荷侧O loo 20o 30o 4OO 5oo 600 700 8o0 900 lo0oHzd)lXtfl由侧图 2 炉前除尘风机各测点轴向振动频谱图(9月 12日)258.13Hz外，还有 lOHz的低频振动，而且振动能量最大。

(3)128.75Hz与风机轴承外圈故障频率理论值 128.41Hz高度吻合，可以判定就是轴承故障频率。

上述情况说明风机电机侧轴承外圈存在严重异常磨损导致强烈振动，使之成为引起整个机组异常振动的根源。

3.诊断结论与检查验证根据炉前除尘风机振动数据和频谱特征 ，做出如下诊断：风机负荷侧轴承外圈存在严重异常磨损，已引起整个机组振动异常，必须马上停机更换。当日对风机负荷侧轴承进行了更换。检查结果与诊断结果完全-致，该处轴承外圈滚道有-侧出现了沟形剥落。

三、检修后的跟踪与故障起因的确定9月 13日使用 MCV-021和 EMC-2000B对检修后的风机进行了跟踪测试，振动数据如表 3。从表中数据可以看出 MCV-021和EMC-2000B测定的机组振动速度值有差异，尤其是风机两侧的振动速度值。根据两种仪表性能差异(MCV-021速度分析频段为 0-250Hz)，测试人员怀疑风机测点存在频率超过250Hz的振动，而且能最较大。通过查看振动频谱(图 3)，证实了测试人员的想法。风机负荷侧轴向振动信号以750～850Hz的高频为主，风机自由侧振动信号以 128.75Hz、258.13Hz为主(1倍和2倍的风机轴承外圈故障频率)。

根据现踌修记录，9月 10日炉前除尘风机刚刚做过叶轮表 3 炉前除尘风机更换轴承后的振动值振动速度平均值，(mm/s) 轴承冲击平均值 测点 方向MCV-021 EMC-2OOOB MCV-021 EMC.2OO0BO.28 O-35 O.26 0.40电机自 日 O-32 0-36 0.43 0.58 由侧A 0.8O 0.94 O.2O O.31O.62 0.84 0.60 1.32电机负荷侧 日 0.5O 0.47 O.51 1.0oA 1.05 1.04 0.48 O.980.62 2.5O 1.50 0.46电机侧 日 0.91 3.70 0.70 0.64O.91 5.10 O.73 1.41O.78 2.09 1.70 O.68风机非 日 O.72 1.50 O.50 0.48 电机侧A 1.oo 2.5O O39 O.822·0 l0o 20o 300 400 5oo 600 700 800 9oo 1OooI-Iza)负荷侧0 l0o 20o 300 400 5oo 600 70o 80o 9o0 l00oHzb)自由侧图 3 炉前除尘风机风机两侧轴向振动频谱图(9月 13日)探伤，并更换过风机自由侧轴承。这就排除了风机叶轮裂纹和风机自由侧轴承本体存在故障的可能性。由频谱图可知风机内气流不稳、风机 自由侧轴承安装不当是引起检修后风机振动未达到理想状态的原因。

从 9月 10日、12 E1分别更换下来的风机自由侧、负荷侧轴承失效情况来看，风机轴承肯定沿轴向单边受力，造成双列调心球轴承外圈滚道-侧(而且是同-侧)出现严重的沟形剥落。

根据机组联轴器结构类型、两个半联轴器的安装间距以及失效轴承沟形剥落位置 (弹性柱销联轴器两个半联轴器轴向拉力几乎为零，而且与实际勘查确定的异常轴向力方向不符；两个半联轴器的安装间距在 5mm左右，而停机时检查的电机轴向移动量不到 lmm，因此也排除了电机-侧半联轴器推挤风机-侧半联轴器 )，首先排除了因联轴器安装问题造成此异常轴向力的可能性。

仔细察看炉前除尘风机后，技术人员发现风机自由侧轴承端盖与轴承座端面存在8mm宽的间距，这说明自由侧轴承与端盖之间没有游隙，这与正常安装情况严重不符。依照上述情况综合考虑，风机转子当前安装中心偏自由侧，引起风机两侧喇叭口设置叠理与维幢2013№6 困状态监测技术在热电厂转动设备维护中的应用龚亚军 任恒昌 罗志林 范文英摘要 介绍状态监测与故障诊断技术在转动设备维护中的应用，以实例说明状态监测与故障诊断技术对提高设备管理水平，确保设备安全平稳运行起着重要作用。

关键词 转动设备 状态监测 故障诊断中图分类号 TM623.7 文献标识码 B-、概述克拉玛依石化公司热电厂承担着为公司炼化生产装置提供蒸汽、压缩空气、氧气、氮气、无盐水以及向克拉玛依电网供电任务，是克石化公司炼化生产动力保障系统。生产实践表明，热电厂关键辅机转动设备-旦发生故障将影响到公司各用汽、用风装置的安全平稳生产。热电厂停蒸汽 1h，就将对公司造成巨额经济损失∩见，热电厂通过关键转动设备状态监测与故障诊断技术应用，及时发现故障，做到示情维修、预知维修，对节约维修费用、提高设备管理水平及确保设备、安全平稳运行起着重要作用。

故障诊断的目的是要确定设备故障的性质、程度 、类别和部位，明确故障、征兆、原因和系统之间的相互关系，并指明故障发展趋势。故障诊断内容可以概括为诊断信息的获韧信息的处理两大部分。具体包括以下五个方面。

(1)状态监测。特征信号提取，在设备的合适部位获取征兆，形成待检模式。

(2)建立诊断文档库。它是-种事先编制好的表征各种有关诊断对象不同性质的故障、不同故障部位以及不同故障程度的各种征兆的标准谱数据库。根据现赤测数据的长期积累，对同类型诊断对象的正常和各种故障进行大量、观察、分析 ，统计和与罩壳喇叭口间距不等(自由侧的间距小 ，负荷侧的间距大)，导致进气口压差产生异常轴向力；同时风机可能存在两侧轴承座水平标高超差严重 (风机负荷侧轴承座高于风机 自由侧轴承座)，产生风机转子重力轴向异常分力。正常情况下二力同向作用使风机负荷侧双列轴承单边受力(风机负荷侧轴承轴向固定，不能移动)，但由于自由侧轴承的非正常安装，使自由侧轴承失去了沿轴向移动卸除轴向压力的能力，最终风机两侧的双列轴承在异常轴向力的作用下单边受力(偏载 )而过早失效(图4)。

图4 炉前除尘风机安装示意图上述判断得到了现踌修人员的证实。9月 12 Et，现踌修人员按照标准完成联轴器和风机负荷侧轴承安装后，发现风机自由侧轴承座侧端盖无法正常装入轴承座内，风机两侧喇叭I蚕j 设备管理与维修2013№6口与罩壳喇叭口间距有 3cm差异。9月 14日，经停机测量风机两侧轴承座标高后，确定风机负荷侧比自由侧高了 2.1mm。

在严格按照标准安装后炉前除尘风机为何还存在偏移，对此测试人员做了如下推断：若仅仅是风机自由侧轴承座基础定位不准，可能造成自由侧轴承座侧端盖无法正常装入轴承座内，但不可能造成风机两侧喇叭口与罩壳喇叭口间距的差异，而只有风机负荷侧(紧固侧 、定位侧 )轴承座基础定位不准 ，才可能同时造成上述两种结果。

为此进-步断定造成炉前除尘风机轴承故障的根本原因是投产时风机安装基础定位不准 (风机轴承座基赐机壳基础 )，而不是投产后某次检修安装不当造成。设备历史检修档案完全印证了这-判断，炉前除尘风机自投运后检修频繁，故障原因都是风机轴承失效，其轴承使用寿命最长为-年，最短仅有半年。

调整标定风机轴承座基准位置并重新对中后 ，风机振动值达到优良标准 (机组各监测点振动速度有效值均在 1mrn/s以下)，风机轴承再未发生故障。

四、结束语机械设备故障诊断是-项技术性、实践性很强的工作，要准确把握设备故障，平时必须做好设备检修检验的跟踪总结。这样才能在遇到异常设备时，在故障表象中迅速找准故障根源，从而彻底消除故障隐患。 W1 3.06-29作者通联：上海宝钢工业检测公司诊断部 上海市宝山区湄浦路 335号 201900E-mail：zhanyu###baostee1.corn [编辑 王 其]亟塑 麓