基于故障征兆的機(jī)械松動(dòng)故障診斷

1、基于故障征兆的機(jī)械松動(dòng)故障診斷機(jī)械松動(dòng)類(lèi)故障是旋轉(zhuǎn)機(jī)械比較常見(jiàn)的一種故障現(xiàn)象，該類(lèi)故障的許多特征經(jīng)常與不平衡和不對(duì)中類(lèi)似，易造成故障原因的誤判斷，給機(jī)組的有效維修帶來(lái)困難。根據(jù)故障特征判斷機(jī)械松動(dòng)故障的方法能及時(shí)有效地識(shí)別和診斷出該類(lèi)故障，對(duì)指導(dǎo)維修、節(jié)約維修費(fèi)用和縮短檢修時(shí)間具有較高的實(shí)用價(jià)值。1 機(jī)械松動(dòng)的故障診斷1.1 機(jī)械松動(dòng)的分類(lèi)和故障征兆機(jī)械松動(dòng)的故障特征的表現(xiàn)形式很多，主要分為以下3類(lèi)。1.1.1 結(jié)構(gòu)框架或基礎(chǔ)松動(dòng)其中包括的故障類(lèi)型有：(1結(jié)構(gòu)松動(dòng)或機(jī)器地腳、基礎(chǔ)平板和混凝土基礎(chǔ)弱(剛性差;(2 變形或破碎的砂漿;(3框架或基礎(chǔ)變形(軟底腳;(4地腳螺栓松動(dòng)1 。其故障征兆有：

2、(1振動(dòng)頻譜為工作轉(zhuǎn)速頻率占主導(dǎo);(2表現(xiàn)為單一轉(zhuǎn)子的高振動(dòng);(3振動(dòng)的方向性非常固定;(4每個(gè)軸承座的水平和垂直方向的相位差為0°或180°2。1.1.2 由于搖動(dòng)運(yùn)動(dòng)、裂紋的結(jié)構(gòu)或軸承座引起的松動(dòng)包括的故障類(lèi)型有：(1結(jié)構(gòu)裂紋或軸承座裂紋;(2支撐腳高度不同引起的搖動(dòng)運(yùn)動(dòng);(3軸承座固定螺栓松動(dòng);(4軸承松動(dòng)或零部件配合不當(dāng)。其故障征兆有：(1典型的徑向方向2倍工作轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng)幅值超過(guò)1倍工作轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng)幅值的50%;(2振動(dòng)相位不穩(wěn)定;(3不能用動(dòng)平衡和調(diào)整對(duì)中的手段降低振動(dòng);(4振動(dòng)始終保持工作轉(zhuǎn)速頻率和 2 倍工作轉(zhuǎn)速頻率。1.1.3 軸承在軸承座中松動(dòng)或兩個(gè)

3、部件之間的配合不良引起的松動(dòng)故障類(lèi)型包括：(1軸承在軸承座中松動(dòng);(2軸承內(nèi)部間隙過(guò)大;(3軸承襯套在其蓋內(nèi)松動(dòng);(4軸承在軸上松動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)3。其故障征兆有：(1在振動(dòng)頻譜中存在多個(gè)轉(zhuǎn)速頻率的諧波頻率，有時(shí)高達(dá)10×和20×(2趨向于在松動(dòng)方向上的定向振動(dòng);(3產(chǎn)生轉(zhuǎn)速的1/2倍間隔的頻率(即0.5×，1.5×，2.5×，轉(zhuǎn)速頻率等或1/3倍間隔的頻率4;(4相位不穩(wěn)定;(5在徑向和軸向的相位差接近0°或180°。上述3類(lèi)機(jī)械松動(dòng)故障中，第一類(lèi)屬于基礎(chǔ)松動(dòng)類(lèi)故障，第二類(lèi)和第三類(lèi)屬于轉(zhuǎn)子支撐部件松動(dòng)類(lèi)故障，其中第二類(lèi)故障劣化嚴(yán)重

4、時(shí)就會(huì)發(fā)展成為第三類(lèi)故障，同時(shí)伴隨著故障征兆的變化。以上各種情況可歸納成表1和表2。表1機(jī)械松動(dòng)的故障征兆 序號(hào) 特征參量 故障特征 1 時(shí)域波形 基頻 、分?jǐn)?shù)諧波、高次諧波疊加波形 2 特征頻率 基頻、分?jǐn)?shù)諧波 3 常伴頻率 2×，3×, 4 振動(dòng)穩(wěn)定性 不穩(wěn)定，工作轉(zhuǎn)速達(dá)到某一域值時(shí)，振幅突然增大或減小 5 振動(dòng)方向 松動(dòng)方向振動(dòng)大 6 相位特征 不穩(wěn)定 7 軸心軌跡 紊亂 8 進(jìn)動(dòng)方向 正進(jìn)動(dòng) 9 矢量區(qū)域 變化 表2機(jī)械松動(dòng)的振動(dòng)敏感參數(shù) 序號(hào) 敏感參數(shù) 隨敏感參數(shù)變化情況 1 振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速變化 很明顯 2 振動(dòng)隨油溫變化 不變 3 振動(dòng)隨介質(zhì)油溫變化 不變 4 振動(dòng)

5、隨壓力變化 不變 5 振動(dòng)隨流量變化 有變化 6 振動(dòng)隨負(fù)荷變化 很明顯 7 其他診斷方法 (1 振動(dòng)具有非線(xiàn)性特征 (2 振動(dòng)對(duì)偏心率和轉(zhuǎn)速非常敏感 1.2 機(jī)械松動(dòng)的故障原因及治理措施(表3 表3機(jī)械松動(dòng)的故障原因及治理措施 序號(hào) 故障原因分類(lèi) 故障原因 治理措施 1 設(shè)計(jì)原因 （1） 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，無(wú)防松動(dòng)措施 （2）  緊固體強(qiáng)度不足 （1）  增加緊固螺栓防松措施 （2）  按要求檢修，保證瓦背緊力 （3）  更換失效部件 （4）  消除機(jī)殼或基礎(chǔ)變形 （5）  按要求力矩緊固螺栓 2 制造原因 （1）  配合尺

6、寸加工誤差大，導(dǎo)致瓦背無(wú)緊力 （2）  緊固螺栓質(zhì)量差，易松動(dòng)、斷裂 3 安裝原因 （1）  支撐系統(tǒng)配合間隙過(guò)大 （2）  緊固螺栓緊力不足，未上緊，未按技術(shù)要求實(shí)施防松動(dòng)措施 4 操作原因 超負(fù)荷運(yùn)行 5 狀態(tài)劣化 （1）  支撐系統(tǒng)配合緊力消失 （2） 機(jī)殼或基礎(chǔ)變形，螺栓松動(dòng) 2故障診斷實(shí)例某石化公司一臺(tái)機(jī)組振動(dòng)超過(guò)報(bào)警值，該機(jī)組風(fēng)機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由剛性聯(lián)軸器連接，電機(jī)轉(zhuǎn)速2980r/min ，電機(jī)功率 220kW ，該機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1，用Vm-63測(cè)得各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)全頻值見(jiàn)表4。振動(dòng)正常時(shí)，用頻譜分析儀測(cè)得的電機(jī)負(fù)荷端垂直方向頻譜見(jiàn)圖2;振動(dòng)異常

7、時(shí)，用頻譜分析儀測(cè)得的電機(jī)負(fù)荷端垂直方向頻譜見(jiàn)圖3。 圖1機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖表4各測(cè)點(diǎn)的全頻振值 測(cè)點(diǎn) 電機(jī)負(fù)荷端垂直 電機(jī)負(fù)荷端水平 電機(jī)自由端垂直 電機(jī)自由端水平風(fēng)機(jī)自由端（B測(cè)點(diǎn)）垂直風(fēng)機(jī)自由端（B測(cè)點(diǎn)）水平 風(fēng)機(jī)負(fù)荷端（A測(cè)點(diǎn)）垂直 風(fēng)機(jī)負(fù)荷端（A測(cè)點(diǎn)）水平 速度/（mm/s）9.3 6.4 8.7 6.7 3.0 3.8 4.4 4.6 圖2振動(dòng)正常時(shí)的頻譜圖 圖3振動(dòng)異常時(shí)的頻譜圖隨后現(xiàn)場(chǎng)對(duì)風(fēng)機(jī)調(diào)整了負(fù)荷，隨著負(fù)荷的下降，電機(jī)負(fù)荷端垂直的振動(dòng)變化見(jiàn)表5。表5風(fēng)機(jī)負(fù)荷端(A測(cè)點(diǎn)垂直方向振值隨負(fù)荷變化情況風(fēng)機(jī)負(fù)荷/%振值/(mm/s100 9.398 8.996 8.894 8.592 8.

8、490 8.2從用便攜式測(cè)振儀測(cè)試得到的全頻值來(lái)看，電機(jī)兩端垂直方向振動(dòng)遠(yuǎn)大于水平方向，風(fēng)機(jī)兩端振動(dòng)不是很大;從頻譜圖比較來(lái)看，異常振動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生了大量的分頻，振動(dòng)以1/5、2/5等分頻占主導(dǎo);且隨著負(fù)荷的下降，振值變化比較明顯。這些特征都和基礎(chǔ)或地腳松動(dòng)的故障特征相吻合，由此可以判斷造成該機(jī)振動(dòng)超過(guò)報(bào)警值的原因?yàn)闄C(jī)組基礎(chǔ)或地腳松動(dòng)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)停車(chē)檢查，發(fā)現(xiàn)電機(jī)有一顆地腳螺栓已經(jīng)斷裂(見(jiàn)圖4，經(jīng)更換全部地腳螺栓后，該機(jī)組運(yùn)行正常。 圖4 地腳螺栓斷裂圖3 結(jié)論通過(guò)對(duì)機(jī)械松動(dòng)的故障原因、故障征兆、 敏感參數(shù)、診斷方法和治理措施的理論和實(shí)踐 應(yīng)用的論述，證明了根據(jù)故障征兆判斷機(jī)械松動(dòng)故障的有效性。機(jī)械松動(dòng)作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械中比較常見(jiàn)的故障類(lèi)型，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確及時(shí)有效的診斷對(duì)提高維修效率，降低維修費(fèi)用起到了積極的作用，具有較大的潛在經(jīng)濟(jì)效益。參 考 文 獻(xiàn)1 沈慶根，鄭水英.