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柴油發(fā)電機組轉(zhuǎn)子不對中故障的診斷
來源：
海南江發(fā)機電
日期：2016-09-19 11:25:24
點擊：2164
屬于：公司動態(tài)
QNFS-50-2型2#發(fā)電機組是神火鋁電有限責(zé)任公司發(fā)電廠的重要設(shè)備，2004年3月初線路檢修后投入運行時，突然產(chǎn)生了較大的異常振動。為迅速查出該發(fā)電機組的故障和振源，確定其嚴(yán)重程度及是否需要立即停機修理，我們使用河南獅鼎股份有限公司生產(chǎn)的DCPS08A數(shù)據(jù)采集與分析處理系統(tǒng)進行了檢測，其發(fā)電機組測點簡圖見圖1。汽輪機的型號為N50—8.83—2，通過剛性聯(lián)軸器與發(fā)電機相連，轉(zhuǎn)速為 3 000r/min。
一、檢測對比分析
2004年3月 4日，在圖1所示的各測點上檢測，經(jīng)與機組運行正常時的2004年2月26日檢測結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，測點2和3處的振值顯著增加，且測點3處振值增加量大于測點2處振值增加量。因此，選測點3的檢測結(jié)果予以分析。鑒于測點3的振動速度有效值在水平、垂直、軸向三個方向上，呈現(xiàn)有V水平＞V軸向＞V垂直的規(guī)律性，為此特以測點3水平方向的檢測結(jié)果進行對比分析。
1.時域圖分析
由圖2可見，機組運行正常時，測點3時域圖上顯示最大振動速度有效值VRMS=0.7mm/s，時域波形呈現(xiàn)為比較規(guī)則的正弦波；而在圖3中，發(fā)電機組運行正常時的規(guī)則正弦波受到了破壞，其波形呈現(xiàn)轉(zhuǎn)子工頻?r和2?r的疊加波形，其波形上半周呈現(xiàn)出明顯的M型，最大振動速度有效值VRMS=5.6mm/s，是發(fā)電機組正常振值的8倍。
據(jù)有關(guān)資料介紹，對于具有明顯特征的波形，可直接用來對設(shè)備故障作出初步判斷。分析波形有助于區(qū)分不同故障。一般說來，單純不平衡的振動波形基本上是正弦式的；單純不對中的振動波形比較穩(wěn)定、光滑、重復(fù)性好，呈現(xiàn)“M”型；轉(zhuǎn)子組件松動及干摩擦產(chǎn)生的振動波形比較毛糙、不平衡、不穩(wěn)定，出現(xiàn)削波現(xiàn)象；而自激振動，如油膜渦動、油膜振蕩等，振動波形比較雜亂，重復(fù)性差，波動大。
由圖3與圖2的時域波形和振動速度有效值的對比，結(jié)合波形分析法中的規(guī)律特征，初步判斷是發(fā)電機組轉(zhuǎn)子不對中。
2．頻域圖分析
由圖4可見，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)頻為?r=48.8Hz（頻率分辨率為5Hz），其對應(yīng)振動速度有效值VRMS=0.3mm/s；2倍頻2?r=97.7Hz，其對應(yīng)振動速度有效值為VRMS=0.1mm/s；3、4、5等高次諧波所對應(yīng)的振動速度有效值均小于0.1 mm／s。在圖5中可見，轉(zhuǎn)子的2?r、3?r倍頻處，其對應(yīng)的振動速度有效值均增加為VRMS=1.3mm/s；在工頻?r和4?r處對應(yīng)的振值均為VRMS=0.9mm/s?？梢娬駝赢惓r轉(zhuǎn)子2倍頻處的振值是正常值的13倍；其它倍頻處的振值也較正常時高數(shù)倍。
轉(zhuǎn)子不對中包括軸承不對中和軸系不對中兩種情況。軸頸在軸承中偏斜稱為軸承不對中，其本身不會產(chǎn)生振動，主要影響到油膜性能的好壞。在轉(zhuǎn)子不平衡情況下，由于軸承不對中對不平衡的反作用，可出現(xiàn)工頻徑向和軸向振動。機組各轉(zhuǎn)子之間用聯(lián)軸器連接時，如未處在同一直線上，稱為軸系不對中。通常所說不對中多指軸系不對中。用剛性聯(lián)軸器連接的轉(zhuǎn)子，不對中時往往既有軸線平行位移，又有角度位移，所受力既有徑向交變力又有軸向交變力，因而會產(chǎn)生2倍頻徑向振動和軸向同頻振動。
依據(jù)圖5和圖4的對比結(jié)果，參照轉(zhuǎn)子不對中故障時的振動特征，結(jié)合2#發(fā)電機組測點3處頻譜特征主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頻的兩倍，且伴有一次及高次諧波，可判斷發(fā)電機組轉(zhuǎn)子不對中。
二、故障診斷結(jié)論和振源分析
1．診斷結(jié)論
根據(jù)以上時域圖和頻域圖的分別對比分析，可推斷發(fā)電機組轉(zhuǎn)子存在不對中故障，即發(fā)電機轉(zhuǎn)子與汽輪機轉(zhuǎn)子軸系不對中。參照ISO2372—1974（E）振動烈度評定標(biāo)準(zhǔn)，其振值跨人注意區(qū)，無需立即停機檢修，但應(yīng)加強監(jiān)護。
2．振源分析及驗證
造成軸系不對中的原因除有設(shè)計和安裝問題外，運行中的許多因素也會導(dǎo)致產(chǎn)生新的不對中：
?。?）超負荷運行改變了機組的受力狀態(tài)和熱狀態(tài)；
?。?）熱機保溫不良使基礎(chǔ)變形不均；
?。?）環(huán)境條件改變，如地基受雨季影響和環(huán)境溫度變化過劇等；
?。?）軟地腳，即指機組地腳不在同一平面內(nèi)，或者機器固定在不均勻的底板上，擰緊定螺栓后機器變形和軸承不對中。經(jīng)分析，造成2#發(fā)電機組轉(zhuǎn)子不對中的主要原因是熱機保溫不良使基礎(chǔ)變形不均所致。利用計劃檢修時機，對發(fā)電機組采取了熱機保溫措施后，振源消除，振值顯著減小至正常狀態(tài)值。
一、檢測對比分析
2004年3月 4日，在圖1所示的各測點上檢測，經(jīng)與機組運行正常時的2004年2月26日檢測結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，測點2和3處的振值顯著增加，且測點3處振值增加量大于測點2處振值增加量。因此，選測點3的檢測結(jié)果予以分析。鑒于測點3的振動速度有效值在水平、垂直、軸向三個方向上，呈現(xiàn)有V水平＞V軸向＞V垂直的規(guī)律性，為此特以測點3水平方向的檢測結(jié)果進行對比分析。
1.時域圖分析
由圖2可見，機組運行正常時，測點3時域圖上顯示最大振動速度有效值VRMS=0.7mm/s，時域波形呈現(xiàn)為比較規(guī)則的正弦波；而在圖3中，發(fā)電機組運行正常時的規(guī)則正弦波受到了破壞，其波形呈現(xiàn)轉(zhuǎn)子工頻?r和2?r的疊加波形，其波形上半周呈現(xiàn)出明顯的M型，最大振動速度有效值VRMS=5.6mm/s，是發(fā)電機組正常振值的8倍。
據(jù)有關(guān)資料介紹，對于具有明顯特征的波形，可直接用來對設(shè)備故障作出初步判斷。分析波形有助于區(qū)分不同故障。一般說來，單純不平衡的振動波形基本上是正弦式的；單純不對中的振動波形比較穩(wěn)定、光滑、重復(fù)性好，呈現(xiàn)“M”型；轉(zhuǎn)子組件松動及干摩擦產(chǎn)生的振動波形比較毛糙、不平衡、不穩(wěn)定，出現(xiàn)削波現(xiàn)象；而自激振動，如油膜渦動、油膜振蕩等，振動波形比較雜亂，重復(fù)性差，波動大。
由圖3與圖2的時域波形和振動速度有效值的對比，結(jié)合波形分析法中的規(guī)律特征，初步判斷是發(fā)電機組轉(zhuǎn)子不對中。
2．頻域圖分析
由圖4可見，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)頻為?r=48.8Hz（頻率分辨率為5Hz），其對應(yīng)振動速度有效值VRMS=0.3mm/s；2倍頻2?r=97.7Hz，其對應(yīng)振動速度有效值為VRMS=0.1mm/s；3、4、5等高次諧波所對應(yīng)的振動速度有效值均小于0.1 mm／s。在圖5中可見，轉(zhuǎn)子的2?r、3?r倍頻處，其對應(yīng)的振動速度有效值均增加為VRMS=1.3mm/s；在工頻?r和4?r處對應(yīng)的振值均為VRMS=0.9mm/s?？梢娬駝赢惓r轉(zhuǎn)子2倍頻處的振值是正常值的13倍；其它倍頻處的振值也較正常時高數(shù)倍。
轉(zhuǎn)子不對中包括軸承不對中和軸系不對中兩種情況。軸頸在軸承中偏斜稱為軸承不對中，其本身不會產(chǎn)生振動，主要影響到油膜性能的好壞。在轉(zhuǎn)子不平衡情況下，由于軸承不對中對不平衡的反作用，可出現(xiàn)工頻徑向和軸向振動。機組各轉(zhuǎn)子之間用聯(lián)軸器連接時，如未處在同一直線上，稱為軸系不對中。通常所說不對中多指軸系不對中。用剛性聯(lián)軸器連接的轉(zhuǎn)子，不對中時往往既有軸線平行位移，又有角度位移，所受力既有徑向交變力又有軸向交變力，因而會產(chǎn)生2倍頻徑向振動和軸向同頻振動。
依據(jù)圖5和圖4的對比結(jié)果，參照轉(zhuǎn)子不對中故障時的振動特征，結(jié)合2#發(fā)電機組測點3處頻譜特征主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頻的兩倍，且伴有一次及高次諧波，可判斷發(fā)電機組轉(zhuǎn)子不對中。
二、故障診斷結(jié)論和振源分析
1．診斷結(jié)論
根據(jù)以上時域圖和頻域圖的分別對比分析，可推斷發(fā)電機組轉(zhuǎn)子存在不對中故障，即發(fā)電機轉(zhuǎn)子與汽輪機轉(zhuǎn)子軸系不對中。參照ISO2372—1974（E）振動烈度評定標(biāo)準(zhǔn)，其振值跨人注意區(qū)，無需立即停機檢修，但應(yīng)加強監(jiān)護。
2．振源分析及驗證
造成軸系不對中的原因除有設(shè)計和安裝問題外，運行中的許多因素也會導(dǎo)致產(chǎn)生新的不對中：
?。?）超負荷運行改變了機組的受力狀態(tài)和熱狀態(tài)；
?。?）熱機保溫不良使基礎(chǔ)變形不均；
?。?）環(huán)境條件改變，如地基受雨季影響和環(huán)境溫度變化過劇等；
?。?）軟地腳，即指機組地腳不在同一平面內(nèi)，或者機器固定在不均勻的底板上，擰緊定螺栓后機器變形和軸承不對中。經(jīng)分析，造成2#發(fā)電機組轉(zhuǎn)子不對中的主要原因是熱機保溫不良使基礎(chǔ)變形不均所致。利用計劃檢修時機，對發(fā)電機組采取了熱機保溫措施后，振源消除，振值顯著減小至正常狀態(tài)值。