一次風機多倍頻振動的診斷分析與處理
2025-12-26
在現場遇到過同類情況，同樣類型的頻譜形式，也確定為軸瓦配合間隙較大，但都是做平衡處理，處理后基頻及倍頻都會大幅減小，其實對于這類故障來說，本身就是兩種原因的相互作用引起，那種原因得到處理振幅都會得到改善。
1、設備概述
一次風機的轉速1460r/rain，額定功率2500kW，全壓為22kPa，流量335610m3/h。風機結構型式為雙吸單出雙支撐單級離心風機，風機與電機間采用帶加長節的膜片聯軸器聯接，風機軸承采用帶座滑動軸承。
2、設備問題
一次風機在檢修后運行過程中非驅動端軸承振動增大，從開機時<3mm/s增大到4.5mm/s，振動絕對值雖然還未超出允許值，但風機軸承尤其是非驅動端軸承基礎平臺及平臺周邊2-3m范圍內地面振感強烈，而一次風機軸承振動在2mngs以下，可以確定一次風機存在某種機械故障。
3、故障診斷及處理道奇軸承在頂部有一個調整螺絲用以調整軸瓦緊力(圖1)
按照風機廠家說明書要求，軸承安裝時需將力矩扳手調整至2500in.1b(約282N·m)擰緊調整螺絲。發現軸承振動增大后，將力矩扳手調整至280N·m重新上緊，調整螺絲不動。對機組振動進行監測，以進一步分析故障原因，風機測點布置見圖2。
由表l可知。風機測點4水平方向振動最大，振動值為4.7mm/s。從測點4水平方向測點的時域波形(圖3)和振動速度頻譜(圖4)可以看出，振動頻譜主要表現為1倍頻，同時伴隨較豐富的諧頻，從時域波形來看，有周期性沖擊碰摩現象；而測點3的振動速度頻譜有豐富諧頻及整分數倍頻率(圖5)。分析認為可能原因為：①軸瓦磨損或軸瓦間隙偏大；②機組動靜部分間隙不均造成周期性的碰摩，可能是風機軸封碰摩或葉輪與機殼處氣隙過小引起摩擦；③轉子的運行過程出現不平衡或不對中。
進行年度例行檢修，借此機會對風機進行檢查，重點是針對狀態監測分析的原因做相應檢查。①檢查風機軸瓦，風機軸瓦完好。根據廠家圖紙要求重新調整風機軸瓦間隙、找正對中。②檢查軸封，發現鋁制軸封有較大磨損，軸封間隙已很大，根據磨痕及風機后期正常運行軸封漏風情況判斷，軸封應是在運行初期就已磨損，振動并非軸封碰摩引起。檢查葉輪與機殼處氣隙為7-12mm，稍大于圖紙要求的6～9mm，葉輪處沒有摩擦痕跡，因此這也不是引起振動的原因。③檢查風機葉輪，葉輪完好，表面沒有明顯積灰，但還是要求維護人員對葉輪表面進行了仔細清理。風機檢修完成隨即進行試運，發現振動沒有得到明顯改善，基礎平臺及附近地面振感沒有變化，并且風機在投用帶正常負荷后振動與檢修前基本一致。風機檢修后試運振動數據見表2。
由于檢修時間限制及風機振動尚處于標準可接受的范圍內，因此決定此次例行檢修期間不再對其處理，而根據風機此次檢修情況重新制定檢修方案，待第二年例行檢修時再進行處理。檢修后重新分析風機振動的原因，有相當一部分人員根據檢修情況認為風機轉子動平衡有問題，需要返廠做動平衡或在現場進行動平衡。如果返廠做動平衡，時間長，費用大；現場做動平衡，如果振動的原因不是由動平衡引起，每次檢修后風機工況變化，都需要重新做動平衡，而且效果未知，因此需要首先確認風機是否存在動不平衡。根據之前的振動頻譜圖、時域波形圖，無法明確肯定是否存在動不平衡。根據旋轉機械振動理論，不平衡的特征除了在時域波形圖和頻譜圖上具有穩定的1倍頻分量的特征外，還有其他明顯特征，對轉速變化敏感，在相位上中也有明顯特征：同一軸承座水平方向與垂直方向測得相位差為90。由于風機啟動時間短，并且正常運行時風機沒有啟動機會，無法通過對轉速敏感這個特征進行判別。因此需要通過相位特征判別是否動不平衡。監測結果如下:
(1)現場采集絕對振動最大點是測點4的水平方向，為4.5mrrds。振動頻率以轉速的1倍頻為主，且有較豐富的諧頻。從速度和加速度的時域波形看，有很規律的瞬間向上和向下的沖擊(圖6、圖7、圖8)。(2)測點3位置振值相對測點4小一些，水平、垂直、軸向振動絕對速度值分別為3.0mm/s、2.5mm/s、3.0mm/s。振值總體較小，軸向振動比垂直方向大一些，水平和垂直方向振動頻率以轉速的1倍頻和4倍主；軸向振動頻率以轉速的1倍頻和5倍頻為主(圖9、圖10、圖11)。(3)現場觀察測點3垂直、水平方向相位差為169度，測點4的垂直、水平方向相位差為155度。(4)現場觀察運行中的聯軸節膜片有較大的變形，且有一片膜片變形方向與其他膜片變形方向相反。
從振動監測圖形數據分析可以看出：(1)由于風機同一軸承座水平方向和垂直方向振動的相位差在150度至170度之間，因此風機轉子不存在明顯的動不平衡問題。(2)從測點4的振動時域波形看，該軸承受到了瞬間的沖擊，像部件松動產生的，該軸承為滑動軸承，可調心軸承座，結合軸承座具體結構分析，軸瓦瓦背與座之間配合存在松動的可能性較大。(3)測點3軸向振值所占比例較高，各方向振率以1倍頻、4倍頻和5倍頻為主，現場觀察聯軸節膜片有明顯變形，說明機組對中可能有問題。第二年進行例行檢修，根據風機狀態監測的情況不再對風機轉子做動不平衡方面的檢查，而采取了針對性檢修措施：(1)檢查發現調整螺絲已經松動，用力矩扳手按說明書規定的力矩重新擰緊調整螺絲。(2)更換聯軸器膜片，采用激光對中儀重新找正對中。風機檢修完成后試運，風機軸承振動降低較多，振動最大處<3mm/s，都處于理想的運行區域，同時風機基礎平臺及附近地面振感消失，此次檢修真正消除了風機存在的故障。檢修后風機軸承振動數據見表3。
（來源：檢修圈）
