机械动态监测与故障诊断案例分析

转轴弯曲类故障制氧厂风机电机轴故障2010年09月17日，鄂钢制氧厂2#冷却风机在运行过程中机组振动较大，严重影响生产，厂方希望对机组振动进行测试、分析，找出故障原因。⑴机组情况机组结构简图如图1。图1冷却风机简图电机转速为1480rpm，额定功率160KW。根据现场实际情况，使用吸附式速度传感器对电机输出端径向和轴向振动、风机的径向振动、电机的安装基础振动分别进行了测量。采集参数设置为：自由采集，采样长度1024，采样频率789Hz，传感器选用速度传感器磁座安装，测试仪器为PDES-E，测试结果如下。⑵测试结果电机输出端水平、竖直和轴向的波形频谱图如图2、图3、图4所示。图2电机输出端水平方向波形频谱图图3电机输出端竖直方向波形频谱图图4电机输出端轴向波形频谱图图5风机径向振动波形频谱图图6电机基础振动波形频谱图⑶结果分析与处理建议①电机两端振动均超出振动标准，电机输出端水平方向振动为5.4mm/s,竖直方向振动为8.1mm/s，轴向振动达到7.1mm/s,振动信号以工频（24.67Hz）为主。②电机基础水平方向振动为0.8mm/s,竖直方向为2.5mm/s,其竖直方向的振动大于水平方向的振动，其振动频率24.67Hz，为电机旋转频率。可见基础的振动是由电机的振动而引起。③对风机座用传感器测其相互垂直的两个方向振动，发现其径向振动分别为2.2mm/s和2.4mm/s,风机振动明显弱于电机振动。④由以上分析，振动的振源主要是电机的振动，电机振动以一倍频为主且没有其它高频成份存在，排除电机轴承的问题，故障的原因可能是电机转子存在平衡问题，如热弯曲变形、质量分布不均匀、转子构件结构缺损或结垢等问题。因此，建议从电机转子部件查找故障，如更换电机主轴或对主轴进行校直处理。同时基础因振动而遭到破坏，建议检修中同时强化基础，使其恢复稳固。最后厂方决定整体更换电动机。⑷处理结果更换电机后，测量电机输出轴端的振动波形频谱图如图7、图8所示。图7更换电机后电机输出端水平方向波形频谱图图8更换电机后电机输出端竖直方向波形频谱图从测量图像和数据可以看出，此时电机水平方向振动为0.07mm/s，竖直方向振动为1.5mm/s。远远小于更换电机前的振动值，并且已经小于允许振动值范围内，可以满足正常生产。很好的验证了以上的分析。⑸案例解析明显的一倍频分量和较大的轴向振动是轴弯曲的主要振动特征。