浅谈振动故障诊断在空分设备的应用

那不那不几家

　　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。

　　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：-

　　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

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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：

　　  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。