案例较为典型,对现场诊断工作比较有借鉴意义,本文早期已发布,整理后重发。轴振与瓦振在某些故障类型中也确实存在不同特征。个人观点,本文可能的振动原因是轴瓦部位间隙不当造成的摩擦,在高运行参数设备中其热响应会远远大于其他响应。
一、设备结构参数
空压机组的结构简图和测点布置如下图,该机组电机额定转速为l500 r/min,功率为5200 kW,空压机转速7 258r/min,空压机一阶临界转速为5252 r/min。
二、故障现象
该空压机在一次严重事故后,经过检修,重新启机测点3振动严重超标,在经过低速动平衡、转轴修复、修轴瓦等措施后,半个月时间内试车8次,测点3振动仍不能满足要求,在第9次试车前,作者应邀前去进行振动测试,协助进行故障分析与诊断。图3给出了测点1—4径向轴振动的波形频谱图。
三、振动分析
4个测点的径向振动均采用电涡流传感器测量,其呈45度和135度布置,从电机尾端看,左手侧设为X,右手侧设为y。从各个测点振动值看,很明显测点3的振动远远大于其他测点,说明产生振动的原因可能位于测点3附近。从频谱图上看,除了测点1、2有齿轮低速轴的频率成分外,其余各测点各方向的振动均主要表现为高速轴的工作频率(即转频)。
因此,按照传统的故障分析方法,该机组的故障应该是空压机转子不平衡,但是,该转子在动平衡机上经过低速动平衡,残余不平衡量已经很小,在许可范围内,因此,诊断结果与实际相矛盾,除非是低速动平衡不能满足此转子的动平衡要求(此转子是柔性转子,工作在一阶临界转速之上)。
但还有另一种可能,就是同侧轴承不对中故障,也就是说,该类不对中只有轴承不对中,而没有转子不对中。当转予运动时,由于同侧轴承不对中,使得这两个轴承在不对中方向上的轴瓦间隙发生变化,油膜厚度变小,从而使支承刚度发生变化,就有可能使间隙变小的地方发生轴颈与轴瓦间的摩擦,对于在一阶振型为主要振动型态的转子系统,就会使轴承3、4承受2倍工频的周期激励,根据作用力与反作用力原理,同样的力也会作用到转子上面,但是由于转子间对中情况良好,这种2倍频激励在转子轴振信号中不一定表现明显,因此对于此类不对中形式,应以瓦振(或座振)信号为准,而且由于转子间不存在不对中,因此与之相连的转子振动不会受到不对中的影响。
如果存在同侧轴承不对中,应该是测点3附近的轴承与其他轴承不对中,由于轴振动并没有表现出不对中的振动特征,还必须检测测点3处轴承座的振动。下图给出了测点3的轴承座振动的波形频谱图。
从图4的波形频谱图上,可以很明显的看出不对中故障的振动特征,基本判断出是测点3处轴承在水平方向上轴承不对中,因此,首先应该检测测点3处轴承对中问题。
四、问题处理
停机后通过打表检测发现,测点3处轴承向左偏了0.19 mm,严重超过了标准要求。通过把测点3轴承中心往右调整0.19 mm,启机后测点3振动峰幅值由原来的大于250um(仪器量程为250um,该振动值已经超过仪器量程)降到40um左右,达到机组振动要求。
五、小结
对于同侧轴承不对中,在传统的不对中形式中并没有特别指出,因此没有现成的振动特征,作者通过理论分析和现场诊断实例证明,对于同侧轴承不对中,轴振动往往不会表现出明显的2倍频特征,轴振动不能作为诊断同侧轴承不对中的可靠依据,而轴承座振动表现的不对中特征比较明显,因此在实际诊断中应充分考虑轴承座振动特征。
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