再生风机振动超标故障分析

1、文章的字体、段落等需按要求2、参考文献格式要正确，要在文中标注3、文献综述中尽量不要出现“我”，用作者或本论文总体是不错的连续重整再生风机振动分析和故障诊断施瑞丰中石化上海高桥分公司炼油五部上海200137摘要：利用状态监测和故障诊断技术对连续重整装置再生风机径向振动过大进行分析和诊断，在测试、分析的基础上，结合径向振动机理，根据该风机运行历史，找出了风机振动过大的原因，提出了相应的改造措施，等待检修时加以实施。关键词：离心风机轴承箱径向振动故障诊断状态监测VibrationAnalysisandFaultDiagnosisontheregenerationBloweroftheCCRShiRui-feng(ShanghaigaoqiaobanchaffiliatedtoChinaPetroleum&ChemicalCorporation)Abstract：TheradialvibrationoftheregenerationcentrifugalBlowerhasbeenanalyzedbythetechnologyoftheconditionmonitoringandfaultdiagnosisinthispaper.Basedontesting,analyzing,andcombinedwiththemechanismoftheradialvibration,thevibrationreasonshavebeenfoundandtherebuildingmeasureshavebeenprovided,themeasureswillbeputinpractice.Keywords：centrifugalBlower;bearingbox;radialvibration;faultdiagnosis;conditionmonitoring;1．绪论1．1课题背景连续重整装置是以石脑油为原料，经过环烷烃脱氢、烷烃脱氢环化、直链烷烃异构化等反应生产高辛烷值汽油，并副产氢气的生产装置。它采用的是铂铼催化剂，催化剂再生使用流化床技术。再生风机是再生系统的关键设备，主要作用是为催化剂再生提供足够的烧焦风。风机由美国Piller公司生产，其型号为67971KKXGAE80355，它的输送介质为再生气，热流量为3.023m3/sec,总压力降为5.93KPa,吸入压力为340KPa，介质温度为509℃。风机转速有两档，分别为1500/3000min-1,低转速适用于启动工况，这时操作温度低于300℃，介质氮气密度为4.2kg/m3,所需轴功率为9.6KW,高转速对应于正常工况,这时介质密度降为1.577kg/m3,所需轴功率增加到29.83KW。其轴承箱内布置有双支承球轴承，轴承制造商为SKF公司，型号为SK22208-3或6220/C3。采用具有恒定油位的油浴润滑，轴承设计寿命约100000hours,轴承箱上布置有2个振动探头和2个远传和就地温度计，振动和温度监测系统采用BentleyNevada3300系统。根据风机出厂说明书，轴承的报警值为4.5mm/s,停机值为7.2mm/s，该值是根据ISO2372标准制定的。电机采用1极双速交流马达，其额定功率为15/55KW。该风机自1998年6月投用以来，经过了数次修理，相关记录如下：表1再生风机运行档案修理日期（年/月/日）设备更换主要零配件2000.6.2更换轴承2只2000.12.6更换联轴器2005.8.9电机轴承坏更换2005.8.23更换风机轴承箱一只、风机蜗壳吊装进出口管线拆装焊接2008.12轴承箱缺油,更换油位计2009.4.2马达定期修理2010年9月2日由于装置跳电，再生系统热停车。等到恢复正常时，由于再生气降温，按照操作规程，当再生气温度低于300℃时，再生风机应由高速档切换到低速档，但低速开关按钮失灵，导致再生风机在低温状态下又连续运行。到9月3日凌晨，再生风机出现振动超标问题，并且现场运行噪音很大，需要对它进行诊断处理。1．2文献综述为了寻找到这个问题的解决思路，首先去查找了相关的技术文献，希望从中能得到相关的启发。查找文献主要从这个思路着手，首先需要了解国内对相关问题的研究，这主要通过查找万方数据库的学位论文来实现；接下去主要查找了故障诊断的具体应用情况，这主要是从维普数据库中查找《流体机械》期刊中相关方面的内容，最后还要了解一下国外对这个问题的研究情况，这主要通过权威的EI数据库来查找。我重点研读了上海交通大学卫振华于2005年写的《汽轮发电机组振动故障诊断系统的开发》硕士学位论文。该文提出了基于隶属度和规则的层次分类诊断模型，建立并实现了汽轮机轴系振动故障诊断规则库，该文整理归纳了十大类的故障，并分别用规则构成了层次分类诊断模型和规则知识库。根据此知识库编制程序运用到系统中，在实践中进行分析推理，找出振动故障的征兆和特征，利用程序诊断出与征兆特征所对应的故障，从而完成汽轮发电机组振动故障的诊断。到了2009年，上海交通大学韩晖写的《基于数据挖掘的900MW汽轮机组故障诊断系统研究》论文中，关于故障诊断方面的工作又有了进一步地进展。它的研究对象已经从上文的通用汽轮机进展到特定的900MW的超临界汽轮机，该文设计了机组振动故障诊断系统的总体框架结构，完成了集热力参数和振动参数于一体的数据库框架设计和电厂热力参数接口程序的设计。该文提出的针对超临界机组的故障诊断模型与上文不同，它是基于关联规则的，首次将诸多热力参数、运行调整参数与振动参数结合在一起，建立并实现了特定机组的轴系振动故障诊断规则库。论文共整理出共六大类的故障，并分别采用关联规则挖掘算法将振动征兆、热参数数据和故障类型之间的关系用关联规则的置信度和支持度来表示，构成关联规则挖掘的规则知识库。在关于故障诊断科研的基础上，我又对故障诊断技术的应用情况作了一下了解。通过对核心期刊《流体机械》的查询，发现目前机械设备故障诊断方面的论文主要有两类：一是涉及某一具体设备的故障诊断和修理，设备种类非常多，几乎涵盖了石油化工所有的动设备，一些故障诊断的工具如频谱图、瀑布图、轴心轨迹图都得到了运用，更有一些我们不熟悉的往复机械的故障诊断国内也有人在研究，如哈工大窦唯等的论文《主元三阶谱分析在故障诊断中的应用》等；另一方面是对故障诊断系统本身的研究，目前，远程故障诊断是一个非常有开发前景的方向。模糊诊断、神经网络、灰色理论等新方法被广泛应用于故障诊断系统中。外文期刊论文检索中找到故障诊断方面的论文非常多，有希腊学者Loutas写的《Conditionmonitoringofgearsandadvancedsignalprocessingtechniquestowardsmoreeffectivediagnosticschemes》一文中使用了两种不同的小波分析方法而不是传统的FFT傅立叶变换，对齿轮箱的振动信号进行特征提取。而印度工程师N.Saravanan等所著的《Faultdiagnosisofspurbevelgearboxusingartificialneuralnetwork(ANN),andproximalsupportvectormachine(PSVM)》一文中使用人工神经网络和矢量机处理了齿轮箱的建立在小波理论基础上的故障特征。在国外故障诊断中使用了许多新技术，如巴西人CesardaCosta等写的《InductionMotorsBasedonVibrationMeasurement》一文中，一种实时的振动分析系统是以软件MATLAB/Simulink为平台的回路体系，系统中用一种专门工具箱把Simulink模型编译成专用的硬件语言-HDL。总之，国外学者在故障诊断方面使用了非常多的新技术。通过对文献的查阅，对再生风机振动大的问题准备从以下几方面着手，首先要对现场风机进行现场布点工作，主要原则是对每个轴承按水平径向、垂直径向和轴向三个方向进行逐点测试，并与标准作比较，然后找出其中振动超标的测点；对这些超标测点安装专门的传感器进行频谱分析，找出振动能量最大的特征频率；通过机械设备状态监测与故障诊断课程的学习，对产生该特征频率的可能原因进行分析，并制定相应的措施进行整改。1．3本文研究内容本文主要针对再生风机振动超标的问题，运用设备状态监测和故障诊断的方法，寻找出可能产生故障的原因，并采取相应的措施进行整改。2．振动测试2．1测点布置按照常规方法，对再生风机的轴承箱两端轴承和电机两端都进行了布点，由于轴承箱结构限制，所以这里无法对轴承的轴向振动进行测试。在再生风机旁平台上站立，感觉平台抖动很剧烈，为了了解再生风机的基础振动情况，所以这里对基础靠近电机和轴承箱处都布置了测点。测点布置图如下：再生风机轴承箱电机1234基础56平台7图1再生风机测点布置图2．2测试依据在ISO2372中，规定当Ⅱ级中型机械（15~75KW电机）振动强度大于7.1mm/s时,该机运等为不合格,该风机动的停车值就是依据这个标准制定的。2．3测试数据使用**公司**型号的便携式振动测试仪对风机的振动情况进行现场测试，传感器为压电式加速度传感器。在转速为3000r/min时按上述测点图对风机进行振动测试，具体数据如表2所示：表2各测点振动值(mm.s-1)测点测点位置水平径向H垂直径向V1风机前轴承10.2~12.24.3~7.02风机后轴承7.46.9~9.53电机前轴承4.52.24电机后端8.78.4~12.85基础电机侧1.56基础轴承箱侧3.47平台7.43．数据和频谱分析从表2中可以看出1点和2点的振动严重超标，其中1点是水平方向，2点是垂直方向，而4点虽然振动数值也很大，但由于它是电机后端，并不能真正代表轴承的振动情况，所以该点剔除。为了进一步分析振动原因，需要具体分析振动超标点的频谱组成。图2给出了1点的振动频谱图：图2测点1振动频谱图图3测点2的振动频谱图从图2可知，测点1的振动主要是1倍频（f=50Hz）的振动，同时出现2倍频（f=100Hz）、3倍频（f=150Hz）、3.7倍频(f=185Hz）、4倍频（f=205Hz）、4.7倍频(f=235Hz）、5倍频（f=250Hz）、6.7倍频(f=335Hz）等的振动,测点2的振动主要是1倍频（f=50Hz）的振动,同时出现4.7倍频(f=235Hz）、4.9倍频(f=245Hz）5倍频（f=250Hz）、5.1倍频(f=255Hz）、5.3倍频(f=265Hz）、5.9倍频(f=295Hz）、6.2倍频(f=310Hz）等的振动。从测点1的振动频谱看来，明显出现了1倍频和n倍频的振动，而且到有3.7倍频和4.7倍频的振动;测点2出现了1倍频,接下去振动频谱集中于4.7倍频到6.2倍频的频域.，其中间隔密集处约为10HZ。4．振动测试分析由于再生风机为悬臂式结构，从以上频谱可知，该风机出现了2倍频以上的振动频谱，所以它不是简单的不平衡不对中故障，又由于该轴承是滚动轴承，所以也不存在油膜涡动的可能性。考虑到该风机主要是转子系统中的重要部件是轴承箱，所以由于轴承箱运转不良引起的振动是最有可能性的。该风机所用的是SKF6220/C3深沟球轴承，它的结构简单，是最具代表性的滚动轴承，用途广泛。主要承受径向负荷，也可承受一定量的轴向负荷，它的基本尺寸参数如下表：表36220/C3轴承的结构参数和缺陷特征频率内径di(mm)外径D(mm)平均直径Dm(mm)工作频率fn(mm)滚珠数量Z钢球直径d(mm)100180140501025.4内滚道缺陷(HZ)外滚道缺陷(HZ)滚珠缺陷(HZ)保持架碰外环(HZ)保持架碰内环(HZ)295.36204.64133.2620.4629.54根据滚动轴承的振动特性，当轴承游隙过大或滚道偏心时都会发生轴承振动，振动频率为nfn,其中fn为轴回转频率。当轴偏心旋转时，轴心（内圈中心）便会绕外圈中心摆动。当轴弯曲时会引起轴上所装轴承偏移，造成轴承振动。轴承振动频率为nfc±fn此处fc为保持架回转频率。当轴承滚动体产生