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XPR-30001db系统在旋转机械振动故障诊断中的应用

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  • 发布时间:2017-02-26
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电机 、离心泵 、压缩机 、透平发电机 、风机等旋转机械是石油、化工、电力 、冶金等行业的主要设备 ,在使用过程中转子经常出现各种故障,如果不能被及时发现处理,将会影响生产正厨行。目前中海油 自营油田的动设备基本上采用状态监测技术监测诊断故障,在实施过程中经常遇到不平衡、不对中、松动等故障 ,这些不同的故障在频谱中常常都表现为以工频为主导,单从频谱上去分析往往难以区别故障类型。需要再做轴心轨迹、测相位进-步加以区别。做轴心轨迹要双通道同时监测,并且需要键相信号;测相位时则需要相位仪,在现场实施起来比较麻烦。

法国泛泰克斯开发的-套设备状态监测分析软件 XPR-300 01db系统具有圆形视图分析功能,它根据单通道振动数据就可以模拟转子旋转中心位置的变化,类似于轴心轨迹。当设备出现不平衡、不对中、松动等故障时,时域波形低通或带通滤波后的圆形视图表现出不同的形状,对设备状态监测与故障诊断有重要的参考价值,能很好地区分上述不同的故障类型。使用该系统不需要双通道同时采集数据和相位仪,现场使用方便。

2.XPR-300 01db系统应用实例当故障类型不同时,直接对原始数据做出的圆形视图形状度低以及 13.5Hz的频率特征,分析认为发电机 sT端轴瓦载荷较低从而引起不稳定的轴瓦自激振动。

三、处理及效果轴瓦自激振动-般多发生于高速低载荷转子上,消除或减小轴瓦自激振动-般通过两种方法来解决 ,-是减小转子扰动力,-般是调整转子平衡和对中状态;二是增加轴承稳定性,可以通过减小轴瓦间隙、增大比压、减小轴瓦长径比、升高油温、调整载荷分布等来得到改善。由于轴瓦间隙已经在标准下限,因此决定采取先升高油温,增加油膜刚度,以期能够改善轴承的稳定性。然后在适当时间升高该点轴瓦标高,增大该点轴承载荷,从而能够减序消除自激振动。

3月 27日做升高润滑油温度试验,润滑油温度由43℃升至47℃,发电机 sT端最大振动由65txm降至 56txm,振动波动由原来的 30txm减小到大约 6 m,轴瓦温度也上升到 63℃。但从 27Et至 30日的振动看该点振动还在缓慢上升,但速度减缓,由原来每天大约上升 6 m降至每天上升 3 m。这说明虽然故障没有根除,但通过升高油温降低润滑油黏度使振动情况好转 ,也证明了振动确实由轴瓦自激振动引起。

调整油温后机组维持运行至 4月 1日,决定停机调整发电机轴承标高。停机后先检查轴中心,发现发电机 sT端轴中心比汽轮机转子在冷态下低 O.4mm。工作状态下,由于汽轮机温度远高于发电机,在热态下发电机的轴承座标高与汽轮机相比会更低,使该点轴瓦载荷较小,引起轴瓦自激振动。正常的对中方法圃 iimtl-jtltlt 2013№2是发电机轴承座标高在冷态下要高于汽轮机 ,从而在热态下可以达到对中状态。

重新调整后的发电机轴承座标高比汽轮机高 0.05mm。4月 22日机组开机 ,发电机各点振动正常,振动值保持稳定(表5),发电机 ST端频谱图上低频分量消失 ,说 明轴瓦 自激振动引起的油膜失稳已经消除。至此发电机故障已经排除 ,可以正常运行。

表 5 检修后备测点振动值 LLm汽轮机 G端 发电机 sT端 发电机励磁端 励磁机 自由端测点l, y l, 王,振动值 2l 21 20 26 21 l9 89 55四、总结大型发电机组在进行故障分析时,除了对正常工况下的振动进行测量分析外,还要对停机、启动及空载状态的瓦温 、轴瓦间隙、晃动值 、振动变化情况以及油压等进行综合分析 ,尤其对于轴瓦自激振动故障的诊断和处理,还应该对历史检修记录进行分析研究,只有这样才能更准确地找出故障。 w13.O2-29作者通联:宝钢工业技术服务有限公司诊断部 上海市宝山区宝林七村 29楼 601室 201900E-mail:houguoyuan###baostee1.com[编辑 王 其]特征不明显,难以区分故障类型,但是对原始数据低通或带通滤波后的圆形视图形状有明显的不同,容易区分。滤波时不能随便设置截止频率 ,需要根据设备的转速,频谱中频率的主要成分 ,滤除-些噪声信号,保留频谱的主要频率成分。

不平衡的圆形视图成圆形或椭圆形 ;不对中的圆形视图成双椭圆形(外 8字形或内8字形 );松动的圆形视图成梅花状或齿轮状,沿圆周方向有几个突起,有些紊乱 ,不像不平衡和不对中时那么规则。现场实际中由于受到轴承型号、油膜力、转子重力、外加载荷等多种激励力的影响,情况是复杂的,圆形视图的形状会有所变化,但是不同的故障类型所对应的圆形视图形状有明显的不同。

(1)热油锅炉风机转子不平衡该风机电机通过联轴器驱动离心风扇 ,2009年 3月 27日监测时电机振动速度值偏高,电机非驱动端垂直方向最高达到24.8mm/s,速度频谱中以 49.83Hz工频为主导。由于工频为49.83Hz,并且频谱中的主要频率成分在 lOOHz以下,所以设置上限截止频率为 100Hz,低通滤波后的圆形视图成椭圆形,并且旋转中心有点偏离几何中心(图 1)。

参照轴心轨迹的判断方法判断为转子不平衡,维修后机组振 动 有 明显 下 降 ,2009年 5月 14日监测时电机非驱动端垂直方向振动速度值降为 2.18 mrn/s。

(2)生产水泵不对 中该生产水泵为双螺杆泵,机组振动速度值偏高,从动螺杆非驱动端振动速度总值达。

., 270图 1 风机低通滤波后的圆形视图到 19.4mrds,速度频谱中以24.89Hz的工频为主导,同时出现-些幅值较小的谐波。由于频谱中的频率成分主要在200Hz以下,所以设置上限截止频率为 200Hz,低通滤波后的圆形视图成双椭圆,内8字形(图 2)。

维修时发现机组 0.50对中偏差较大,该机组对 出 口阀改 型后(比原 来 的 出 口 阀 。2大),受管线应力影响泵的位置相对基础有 0.00移位,从而造成不对中,机组维修后泵端.25振 动 值在 5mm/s左右对中- 1;- - '.j。

O该引流风机结构图 2 生产水泵低通滤波后的圆形视图为电机驱动悬臂式离心风机,由于轴较长在泵舱风扇侧有两个支撑轴承。机组振动速度总值偏高,电机驱动端垂直方向振动速度值达到 21.1mrds,轴向振动速度值 11.9mm/s,速度频谱 中主要以 49.41Hz工频为主导。由于频谱中频率的主要成分在 49~200Hz之间,所以设置截止频率为49Hz、200Hz,带通滤波后的圆形视图成双椭圆外 8字形(图 3),这是不对中的另外-种形式 。

维 修 时发 现 机组 由于基 础强度 不足导致对中不 良,增加基 础强 度并重 新对 中后振 动降 为正常水平。

(4)防海生物装置海水泵支撑连接螺栓松动该 防 海生 物 装置海 水泵 为单级 离心泵 ,三相异步电机驱动 。2012年 3月24日监测 时发现泵:.~ln . -~ 图 3 引流风机带通滤波后的圆形视图端振动偏高,水平方 向振动速度值最高达到 38.2ram/s,频谱中以工频为主导,并伴有多倍谐波 ,其中前 四阶谐波幅值较明显,后面的谐波不明显。由于频谱图中工频为49.15Hz,频率的主要成分在 49~300Hz,因此对原始数据选择 49-300Hz带通滤波 ,滤波后数据的圆形视 图成梅花状或齿轮状 ,沿圆周方向有几个突起 ,有些紊乱 ,不像不平衡和不对中时那么规则 (图 4)。

现踌查发现泵端支撑连接螺栓(泵近联轴器位置的水平连接螺栓 ,不是基础固定 的螺栓 )松动严重◆固支撑连接螺栓后振动有大幅度下降 ,泵驱动端 由 38.2下 降 到 8.97 mlrl/8,垂直方 向 由 25-4下降到 5.66 ram/s,但由于 紧 固螺栓 时 没有对机组对 中调整 ,导致机 组对 中状 态欠佳。

图4 海水泵带通滤波后的圆形视图W1 3.O2-30作者通联:中海石油技术检测有限公司 天津市塘沽区东沽石油新村二区554信箱 300452设备管理与维修 2013№2 l圈] 真王辑编L nCm ∞C ∞nC ###nan 8nI -m-E

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