浅析离心式风机振动分析与诊断(李金仲)

浅析离心式风机振动分析与诊断李金仲摘要：生产现场大型离心风机振动经常发生，为尽快消除振动，减少设备损坏程度，浅析离心式风机振动形式、振动特征，诊断手段，并阐述频谱分析法对现场风机振动的重要性。关键次：离心风机振动频谱分析一、概述大唐长春第二热电有限责任公司1-6号机组锅炉主要辅机（送风机、引风机、一次风机）均为离心式风机。风机振动过大会引起电机电流过大，温升过高，严重时会引起电机线圈过烧。风机长期在振动过大的情况下运行会振松地脚螺栓螺母，造成更大的振动。使轴承温度升高，烧坏轴承；使风机轴弯曲；有可能使地脚螺栓连根拨起。振动三大要素分别为振幅、相位、频率。振动的大小用位移、速度、加速度衡量。位移反应低频能量变化，速度、加速度反应高频能量变化。二、案例分析2014年10月，大唐长春第二热电有限责任公司6号机组C级检修后，机组试运过程中，M6-40-11No20.5D一次风机振动超标，水平振动0.12mm，垂直振动0.09mm，轴向0.08mm，电动机水平振动0.20mm。查找机组检修前记录，风机原始振动情况良好，检修人员针对风机振动逐一排查。1.排除转向错误，系统未发生异动。2.调节风机挡板，振动变化不明显。3.旁路风源与制粉风源切换后振动有所好转，振动变化不明显。4.反复动平衡校正后，风机振动下降至0.4mm以下，电动机振动变化不明显。5.联轴器中心偏差校正后，振动变化不明显。6.检查电动机轴承无异常。7.调整电动机轴承间隙后，振动变化不明显。8.临时加固电动机基础地脚后，电动机振动值下降至0.05mm以下。结论：经逐项排查后分析，叶轮质量不平衡及电机基础松动是振动产生原因。消除引起振动的原因后，风机水平振动0.03mm，垂直振动0.02mm，轴向0.02mm，电动机水平振动0.04mm。本次一次风机振动处理过程复杂，处理时间长，耽误了机组正常启动。三、风机振动分析1.风箱剧烈振动1.1电动机旋转方向错误导致振动机组检修过程中，电气人员无意间将电机电源相序接错，电机反向旋转，介质流通受阻产生巨大涡流，风箱与叶轮在外力干扰下产生振动，经常伴有异常响声，此时风机薄弱处振动相对较大。1.2风道节流或局部阻力过大导致振动此类振动通常发生在工频启动风机时，工频启动要求关闭挡板门，风机运行平稳后逐渐开启挡板，介质通流受阻，周期性气流扰动对系统产生冲击力，风箱薄弱处出现颤动，此时风机各方向振动偏大，轴向振动明显。系统改造、变动同样导致此类振动发生，系统布置通常存在局部缩颈或转向角度过大现象，局部阻力导致涡流产生，影响介质正常流通，振动现象通常表现为水平、垂直振动正常，轴向振动偏大。1.3系统干扰导致振动与风道节流或局部阻力过大原因类似，当系统中有外界气流干扰或并联风机运行时，争风、抢风因素导致风机振动。1.4挡板门开度调整导致振动此类振动在挡板调节风机负荷时出现，风机低负荷运行，入口调节挡板开度偏小，当截止通过挡板门时发生旋转，形成的涡流对风箱、叶轮产生不均衡作用力，振动形式为风箱喘振。1.5风箱开焊、螺栓松动导致振动风机长期运行，风箱开焊、法兰螺栓松动产生振动，伴有金属碰撞、颤动等声音，振动形式单一。2轴承振动2.1联轴器不对中导致振动机械与电机间联轴器中心偏差值较大，交变力超出设备抗外力能力时产生振动，多发生于刚性、半挠性联轴器。联轴器中心偏差一定时，振动大小与连接刚度成正比。振动多发生于联轴器两侧轴瓦，水平、垂直振动相对较大，频谱分析二倍频分量较大。2.2基础强度不够、基础螺栓松动导致振动基础灌浆不良、地脚螺栓松动、地脚垫片松动、都将引起强烈的强迫共振现象，有问题处振动较大，频谱分析振动频率为转速的1、3、5、7等奇数倍频组合，其中3倍频较高。振动与转速大小成正比，频谱分析一倍频分量较大。振动大小、方向与松动位置、风机各部薄弱程度有关。2.3质量不平衡导致振动在现场发生的风机轴承振动中，属于转子质量不平衡的占大多数。风机叶轮经常磨损、腐蚀、积灰的风机经常出现此类振动，主轴弯曲、叶轮强度不足，零部件松动也易造成此类振动。质量不平衡时，靠近叶轮侧水平振动较大，振幅随转速升高而增加，振动稳定性较好，振动频率与转速频率相等，频谱分析一倍频振动分量较大，随不平衡质量、转速增加，水平、垂直、轴向振动逐渐增大。2.4轴系故障导致振动轴承发生故障时产生轴系振动，轴承伴有异音，故障初期振动大小方向与轴承故障情况有关。轴承发生较严重故障时，振动分布于各个方向，仪器测量轴承裂度较大，频谱分析半倍频、一倍频、多倍频均有分量。轴颈磨损时，产生于叶轮质量不平衡相类似振动，但动平衡校正时不平衡质量较小，质量周期明显缩短。2.5间隙调整不合理导致振动轴承预留间隙过小、过大均导致轴承振动，当间隙小时，易发生动静碰磨，轴心轨迹不规则；当间隙过大时，抗外界干扰能力差，易产生振动，与其他产生振动因素叠加发生。四、总结除振动发生过程和振动特征上的表现有所不同外，通常振动频谱可以较完整地反映出振动的性质。借助频谱手段进行分析判断，振动诊断时间短，针对性强。一些故障类型产生的振动可能有相同或相似的频谱，需进一步通过振动的相位关系和其它一些相关因素来作进一步的分析。因此，振动频谱和相位关系是振动故障诊断工作中使用的基本工具。风机振动问题是一个比较复杂的问题，在现场实际检修过程中。风机振动往往不是一种原因引起，而是有多种因素共同形成，固排除风机振动原因时，要仔细观察、认真分析。