40黄岛发电厂_2炉乙吸风机动不平衡的诊断
黄岛发电厂#2炉乙吸风机转子动不平衡故障监测诊断
谢卫乐李振辉李宏军黄鹤松
（黄岛发电厂）黄岛发电厂于201*年11月开始利用RA-ENTEK的状态监测系统对#2炉乙吸风机进行常规在线和离线检测，实施状态检修。201*年2月27日在线监测发现，#2炉乙吸风机组振动突然增大。我们利用该状态监测系统的强大的故障分析诊断功能，经过分析诊断，确定振动突增故障的根源是该风机转子动不平衡。并于201*年2月28日据此提出了针对性的排除振动大故障的技术措施建议，检修人员立即停机检查，发现风机叶轮的叶片上积了大量灰垢，清除灰垢后，振动恢复正常。从而避免了因吸风机振动进一步恶化和扩大，甚至损坏而影响锅炉正常运行的事故。
1.#2炉乙吸风机机组概况
#2炉乙吸风机由一台功率为800千瓦，转速为730/595转/分的电动机通过联轴器直接驱动的调速风机组成。该机组固定在专用的钢筋混凝土基础上。图1为该吸风机组的结构示意框图，图中还给出了整个机组的各轴承座振动监测位置。
2.振动监测点及相关的标准
我们在#2炉乙吸风机的电动机和风机四个轴承位置的水平方向分别布置了一个振动加速度传感器，它们的位置是根据ISO10816/3标准的要求确定的(见图1)，并且采用螺纹固定振动传感器的方式，以确保采集的数据可靠完整，重复性好。
根据ISO10816/3标准规定，#2炉乙吸风机功率为800千瓦，转速为730转/分，并且安装在专用的钢筋混凝土基础上，因此，它属于在刚性支承上的第一组大型机器，即额定功率大于300千瓦，小于5万千瓦，在刚性基础上的大型机器；转轴高度H315毫米的电动机，它们的振动评定标准为：
评定区域A/B：振动位移有效值29微米；振动速度有效值2.3毫米/秒为分界线，即，轴承座振动小于29微米有效值或小于2.3毫米/秒有效值，机器的振动评定为A区域，即属于新交付使用的
机器的振动通常可落在此区域内；
评定区域B/C：振动位移有效值57微米；振动速度有效值4.5毫米/秒为分界线，即，轴承座振动大于29微米有效值或2.3毫米/秒有效值，小于57微米有效值或4.5毫米/秒有效值，机器的振动可评定为B区域，即该机器的处在此区域时，可以考虑无限长时间运行；
评定区域C/D：振动位移有效值90微米；振动速度有效值7.1毫米/秒为分界线，即轴承座振动大于57微米有效值或4.5毫米/秒有效值，小于90微米有效值或7.1毫米/秒有效值，机器振动可评定为C区域，即机器振动处于此区域时，一般考虑不适宜作长期连续运行。通常该机器只能在此状态下运行有限时间，应当安排在一合适的机会进行维修；
如果轴承座振动大于90微米有效值或7.1毫米/秒有效值，该机器的振动可评定为D区域，即机器的振动处在此区域内时，通常应该考虑其振动烈度足以导致机器损坏。
3.振动监测结果及故障分析诊断
3.1振动监测结果
表1列出了201*年02月26日~02月28日#2炉乙吸风机组振动监测和频谱分析结果的典型数据，该表还给出了对照国际标准化组织标准ISO10816/3评定的结果。并列出了该机组各个轴承的处振动速度频谱。
表1.#2炉乙吸风机组各轴承振动速度总量及频谱分量实测数据
转速基频分量机器测点振动总量毫米/转/分秒有效值579.891745.318744.25744.04582.309744.399743.994757.316585.431746.1290.4895.9746.1620.8630.5425.6745.9870.7340.3396.917ISO评定结果ACCAACCAAC风机叶轮严重02-02-276：37PM02-02-276：38PM02-02-2810：40PM风机靠联02-02-268：38PM02-02-276：37PM7.446148.153090.675220.294929.36635动不平衡诊断结论时间毫米/秒峰值02-02-268：37PM电机自由端H102-02-2810：39PM02-02-268：37PM02-02-272：36PM02-02-276：37PM0.470667.58378.286290.71510.42251电机负载端H
轴侧H302-02-276：38PM02-02-2810：40PM02-02-268：38PM9.722720.433380.7452615.453815.43070.91374745.022739.138587.615745.054744.838752.4077.0250.71130.73012.1211.5721.052CAADDA靠叶轮侧H402-02-272：37PM02-02-276：38PM02-02-2810：35PM
图2:#2炉乙吸风机的风机靠叶轮侧水平振动速度频谱分量趋势曲线
图3:#2炉乙吸风机靠叶轮侧水平振动速度频谱动平衡正常时
图4:#2炉乙吸风机靠叶轮侧水平振动速度频谱动不平衡时
图5:#2炉乙吸风机靠叶轮侧水平振动速度频谱修正动平衡后
3.2故障诊断和排除
[1]
表1中列出的数据和图2至图5十分清楚地表明：201*年2月27日下午2点37分左
右开始，2#炉乙吸风机组突然振动增大约20倍，振动总量按国际标准化组织标准ISO10816/3评定为D区域，即该吸风机的振动已经达到不能安全运行的程度。例如，吸风机靠叶轮侧轴承座水平方向[H4测点]振动速度有效值(振动烈度)从2月26日下午8点38分左右的0.73065毫米/秒有效值，突增至2月27日下午2点37分时的12.1288毫米/秒有效值，远远超过ISO10816/3标准对第一组大型机器规定的7.1毫米/秒有效值的最高极限，进入D区域，即机器处于此区域运行时，通常考虑其振动烈度足以导致机器损坏。
[2]
表1中列出的数据和图2至图5还十分清楚地表明：201*年2月27日吸风机组振动全
面突增时，振动最大的位置在吸风机靠叶轮侧[H4测点]，其振动速度总量{振动烈度}高达12.1288毫米/秒有效值，而且，振动频谱中占绝对优势的主频率分量都是机器转速的一倍频率[745转/分左右]，例如吸风机靠叶轮侧水平振动速度频谱中转速一倍频率分量的幅值高达15.4538毫米/秒峰值，见图4。这种频谱是转子动不平衡故障的最典型特征谱。愈往电动机自由端方向，振动的总量和振动频谱中主频率分量[转速的一倍频率]的幅值愈小，例如电动机自由端水平振动速度总量为6.1622毫米/秒有效值，仅为吸风机靠叶轮侧水平振动速度总量的二分之一，而振动频谱中主频率分量[转速一倍频率]的幅值为8.2863毫米/秒峰值，也仅为吸风机靠叶轮侧水平振动速度频谱中主频率分量幅值的二分之一。由此可以判断，该吸风机的叶轮严重动不平衡，电动机转子动平衡基本没有问题。
[3]
根据以上诊断结论，我们立即通知厂设备部，建议检查该吸风机叶轮平衡块及叶片积
灰垢的情况。厂有关部门决定立即停机检查，检修人员检查发现，叶轮的叶片上存在大量的积灰垢。清除积灰垢后，继续开车运行，整个机组的振动立即全面下降，2月28日下午12点35分左右监测的振动数据表明，机组振动已恢复到2月26日前的正常水平，例如，整个2#炉乙吸风机组振动最大
的位置，吸风机靠叶轮侧轴承座水平方向[H4测点]振动速度总量仅为1.05219毫米/秒有效值，见图3.4，达到了国际标准化组织标准ISO10816/3规定的A区域水平[小于2.3毫米/秒有效值]，即相当于新交付使用的机器的振动品质。
综上所述，我们利用RA-ENTEK的机械设备状态检修系统，由计算机控制24小时连续监测2#炉乙吸风机的振动，201*年2月27日成功地检测到该机组振动突增信息，并且运用奥德赛机械设备状态检修系统的故障诊断功能准确地诊断了振动突增的原因是该吸风机转子叶轮动不平衡，立即通知厂有关部门，检查确认确实是风机叶轮大量积灰垢造成风机叶轮转子严重动不平衡，2月28日清除了风机叶轮上积灰垢后，整个吸风机组的振动全部恢复正常。这样，充分发挥了状态检修系统及时准确监测诊断功能，使机器一出现故障就被检测出来，立即采取针对性措施，排除故障，避免事故的发生，确保机组安全运行，取得良好的经济效益。
4.参考文献
1.ISO10816/11995，机械振动，在非旋转部件上测量和评价机器振动，第一部分，总则2.ISO10816/31995，机械振动，在非旋转部件上测量和评价机器振动，第三部分额定功率大于15千瓦和额定转速在120至15,000转/分在现场测量的工业机器应用指南
3.GB1134789，大型旋转机械振动烈度现场测量与评定
4.GB11348.189，旋转机械转轴径向振动的测量和评定，第一部分，总则5.RA-ENTEK状态监测，预测维修系统用户操作手册(EMONITOROdyssey)6.RA-ENTEK状态监测，振动故障分析和诊断，上册，常见振动故障分析和诊断7.RA-ENTEK状态监测，振动故障分析和诊断，下册，特殊振动故障分析和诊断
扩展阅读：45黄岛发电厂#3机#7给水泵基础振动故障监测诊断报告
黄岛发电厂#3机#7给水泵基础振动故障监测诊断报告
黄鹤松李洪军谢卫乐李振辉
（黄岛发电厂）
1.前言
黄岛发电厂于201*年11-12月利用美国RA-ENTE公司状监测系统对#3机#7给水泵进行常规在线和离线检测中发现，#3机#7给水泵电机振动大。经过反复检测分析找到了故障的根源是该电机的钢板焊接固定座基础垂直方向刚性差，与混凝土基础之间没有填实，其本身剧烈振动。并据此提出了针对性的改造措施建议，这样为根本排除该故障创造了条件，防止了设备故障的进一步恶化和扩大，为避免辅助设备损坏而影响主机安全运行提供了保障。
2.#3机组#7给水泵电动机概况
#3机#7给水泵由一台功率为5500千瓦，转速为2978转/分的电动机通过联轴器直接驱动。该电动机固定在一块铸钢底板上，然后再固定到二块平行的大钢板焊接底座上，最后固定到钢筋混凝土基础上。二块钢板焊接底座的中间部分没有填充满混凝土，致使电动机轴承座存在底下悬空情况。图1为该电动机结构示意框图，给出了整个电动机的各轴承座振动监测位置，各机器的主要参数等。
9v8v7v6v5v4v3v2v1v
91v81v71v61v51v41v31v21v11v图1#3机#7给水泵机组电动机及其基础结构示意框图3.振动监测系统及相关的标准
为了全面监测#3机#7给水泵电动机机组振动大的原因，查清振动故障源，专门详细监测电动机各固定部位及基础的振动分布，以判断振动源并采取有效措施排除振动故障。为此，我们专门布置了如下测点(详细见图1)，这些测点为：
1v~9v铸钢固定底座与钢板焊接固定底座连接的钢板焊接固定底座上的测点；11~91v为相对于钢板焊接固定底座上地面的测点；
并且，对电动机两个轴承座所连接的铸钢固定底座及其基础的振动也作了全面监测和分析，以便更好的帮助分析电动机振动大的根本原因和排除故障。
根据ISO10816/3标准规定，#3机#7给水泵电动机都属于第一组大型机器，即额定功率大于300千瓦，小于5万千瓦，在刚性基础上的大型机器；转轴高度H315毫米的电动机，它们的振动评定标准为：评定区域A/B：振动位移有效值29微米；振动速度有效值2.3毫米/秒，即，轴承座振动小于29微米有效值或小于2.3毫米/秒有效值，机器属于新机器振动品质(A区域)；
评定区域B/C：振动位移有效值57微米；振动速度有效值4.5毫米/秒，即，轴承座振动大于29微米有效值或2.3毫米/秒有效值，小于57微米有效值或4.5毫米/秒有效值，机器属于可以长期运行(B区域)；
评定区域C/D：振动位移有效值90微米；振动速度有效值7.1毫米/秒，即轴承座振动大于57微米有效值或4.5毫米/秒有效值，小于90微米有效值或7.1毫米/秒有效值，机器属于不宜长期运行，应该安排检修(C区域)；
如果轴承座振动大于90微米有效值或7.1毫米/秒有效值，机器将损坏(D区域)。轴承座振动测量频率范围从5.3赫兹至1000赫兹，即318转/分至60000转/分(注：ISO10816/3标准规定的振动测量频率范围为10赫兹至1000赫兹)。
4.振动监测结果及故障分析诊断
表1列出了201*年01月6日#3机#7给水泵电动机钢板底座和基础的振动值，表2则列出了电动机两个轴承座焊接钢板与基础的振动值。表3给出了两个轴承的多个频谱以便于观察分析故障原因。
表1、201*年01月06日#3机#7给水泵电动机钢板底座与基础振动值(N=2980分)测点1v11v2v21v3v31v4v41v5v51v6v61v7v71v8v81v9v91v38323936633238303832373027252623201*振动值（m）
表2、201*年01月06日，#3机#7给水泵-电动机轴承座振动值(N=2980转/分)
测点振动值（m）1v11v392v8021v813v4731v37注：上表为电动机靠偶合器侧轴承座与基础振动值测点振动值（m）1v6611v542v9321v913v4431v41注：上表为电动机自由侧轴承座与基础振动值以下给出轴承频谱图
201*年01月06日电动机自由端垂直向速度频谱图
201*年01月06日电动机自由端垂直向位移频谱图
201*年01月06日电动机自由端水平向速度频谱图
201*年01月06日电动机自由端水平向g’s频谱图
201*年01月06日电动机靠偶合器水平向速度频谱图
201*年01月06日电动机靠偶合器垂直向速度频谱图
从表1和表2中观察对比可以看出基础存在问题是故障的主要来源。估计钢板与基础间的垫铁部分混凝土已经发生松动，导致与基础相连接的两块钢板刚性很差，已不能很好的支撑电动机。特别反映在电动机两侧轴承座的振动值已严重超标。并且从轴承的频谱图上发现二倍频松动的象征。
电动机轴承座振动频谱十分清楚地表明，垂直向振动主频率分量全部都是一倍转速频率，水平向振动主频率分量全部都是二倍转速频率。
我们进一步研究分析表1和表2，这些数据非常清楚的显示，整个基础振动剧烈，但是，所有的电动机地脚螺栓固定，以及铸钢固定座地脚螺栓固定良好，没有相对松动。但是，钢板焊接固定座本身刚性很差，钢板与基础间的垫铁可能由于混凝土灰质不合格而发生松动，因此导钢板本身剧烈振动。
本次振动测量中为了很好的找出电动机振动的原因，就将电动机与偶合器和给水泵分离开来独自运行，并且电动机两侧轴承均为滑动轴承，因此不存在滚动轴承故障和联轴器对中不良。
5.诊断结论及建议
#3机#7给水泵电动机振动，按照ISO10816/3标准评定为D区，即：机器振动处在该区域，通常考虑其振动烈度足以导致机器损坏。因此该机组不能在那种状态下安全运行；
我们诊断其超标的根本原因是该电动机的基础(特别是钢板焊接固定座)设计不当，基础本身剧烈振动。因此，建议为了保障机组安全运行，应该考虑尽快改造此基础的钢板焊接固定座，加强刚性，垫铁混凝土应重新灌注。
6.参考文献
1.ISO10816/1-1995机械振动在非旋转部件上测量和评价机器振动2.ISO10816/3-1995机械振动在非旋转部件上测量和评价机器振动3.大型旋转机械振动烈度现场测量与评定4.罗克韦尔公司振动故障分析与诊断手册
第一部分第三部分
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