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[综合讨论] 浅谈振动故障诊断在空分设备的应用

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发表于 2019-6-4 09:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  1, 什么是振动?
  a、振动是一种能量形式,分为自由振动(例如一阵风吹树干),受迫振动(持续外力-潮汐运动),二者频率相同时结合表现为共振。
  b、机器振动通常为自由振动和受迫振动的结合。是由不平衡,不对中,磨损,裂纹等因素引起的受迫力作用的结果;
  c、平时我们所说的振动是多个不同频率不同幅值正弦波叠加的复合波(可联想阳光),我们的目标是通过傅立叶变换(可联想三棱镜)这一照妖镜照出原形,得到不同频率1X,2X,3X等频率的正弦波(联想七色光),将频率和幅值影射在一张图上即位频谱如图所示,此过程即为频谱分析。
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  d、振动三要素--振幅,频率和相位,相位的概念再强调下,它是指的一个测量手段,用于标记轴上出现振动峰值点与轴上标记位置的相对角度,能够为动平衡的配重安装和故障分析提供有用信息;
  e、平常我们说的振动大小大多是说峰峰值PK-PK,有些也会用振动烈度均值来表示RMS=0.707Peak,所以当判读运行值和跳车值有多少余量时,一定要先确认二者是否用的同一个表示方法。
  f、实际生产运营中,我们常采用位移探头,速度探头和加速度探头来得到位移,速度及加速度三种振动信号,不同的探头适用于不同的工作对象,比较如下:-
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  2, 什么是故障诊断?
  a、故障诊断犹如医生给病人看病分析病因,故障诊断是工程师根据设备运行情况,望(外部观察-跑冒滴漏),闻(气味),问(运行状况沟通),触(声音,振动及温度),采用频谱分析,油样分析,超声波分析等手段,查到设备异常原因,进而做出合理的维修策略;
  b、故障诊断是根据理论知识(设备结构,设备工艺过程)结合现场实际操作做出的综合判断,需要具备丰富的理论知识和现场经验。

  3,故障诊断的意义?
  a、故障诊断是预知性维修的有力手段,预知性维修是指根据对设备检测结果,视设备的具体状态,通过科学合理的安排检修工作,以最少的资源消耗保持机组(设备)的安全、经济、可靠的运行能力。
  b、预知性维修〉预防性维修〉故障维修,目标是预知性维修,最小的维修成本精确的故障诊断,确保设备的正常运行和可靠性,但考虑到停车时间及故障诊断的准确性,目前做的较多的是预防性维修。

  4,常见的故障类型及判断依据
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  备注:
  a、1X为1倍频,是设备运行转速对应的工作频率(工频),相应的2X为2频率;
  b、叶轮的通过频率为叶片个数与工频的乘积;
  c、不平衡:分为力和力偶不平衡,通常为二者的结合;
  d、油膜涡动:油膜的楔形按油的平均流速绕轴瓦中心运动的现象称为油膜涡动,因其平均速度为轴颈圆周速度的一半,故又称为半速涡动。

  5, 典型的故障诊断应用案例
  1)滚动轴承的故障诊断
  某工厂工艺氧泵使用单泵运行,如果此泵发生故障就会导致整套空分设备的跳车,因此其运行可靠性至关重要。为保障其运行可靠性,团队制定了严格的检测手段,利用频谱测量设备DCX定期测量该泵电机的频谱。运行一段时间后发现频谱中有9X频谱的出现和升高,如下图所示。
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  该轴承型号为7226BCBM,已知轴承的运行速度,可以通过轴承设计软件计算出轴承内圈,外圈,保持环,滚珠对应的运行频率(扰动频率)。经验质为内圈为0.6X*滚珠数,外圈为0.4X*滚珠数。
  正常轴承运行显示1倍频,如果出现其它部件的运行频率,多为高倍频,那么极有可能此部件出现了问题。
  例如本案例出现了轴承的9X,正好对应于轴承的内圈频率,考虑到此值在逐步身高,现场团队作了计划性的维修工作,最后拆开轴承后发现轴承内圈出现疲劳损伤,从而避免了一次轴承故障引起的非计划性停车。
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  2)滑动轴承故障诊断
  某增压机为齿轮箱整体式压缩机,采用碳环密封和滑动轴承,运行几年后出现了如下图所示的振动波动问题。
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  使用SYSTEM ONE故障诊断软件,分析其频谱,轴心轨迹,极坐标图等,发现在振动波动的过程中相位也同时波动。
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  以上的频谱分析显示此故障属于“Morton Effect”莫顿效应,莫顿效应是由于轴上热分布不均引起的轴弯曲,进而影响轴系的不平衡表现为1倍频高,引起高振动和相位的变化, 通常具有如下特点:
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    a、莫顿效应常见于叶轮悬臂安装的设备中,频谱表现为1X;
    b、莫顿效应显示振动和相位会周期性的上升和下降;
    c、调整油温会减小振动波动幅。
  如想彻底解决此问题,那么就要解决轴上热分布不均的问题,例如定期清理轴承轴瓦表面积炭,使用漆膜去除设备,或采用散热效果更好的轴承。

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