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制氧空压机组振动故障的诊断分析
日期:2013年03月29日  文章点击数:

(1)这次对电机振动故障的诊断,开始走了一些弯路。最初对电机进行振动频谱分析时发现,谱图中一倍频分量十分突出,即电机工频分量占主导。按常理,此时应首先考虑转子存在不平衡故障。对转速为1 500r/min的同步电机来说,还应考虑电气方面的因素。但是,该电机两个测点水平方向的振动值很小,不符合不平衡故障的一般特征。并且,电机在断电瞬间振动值立刻显著降低,表明振动与电气因素有关。根据以上分析,判断电机振动故障是由电气方面的因素引起的。经过对电机电气参数重新检查和调整,振动故障依然存在,证明上述诊断结论是错误的。
从后来对电机进行升速曲线分析得知,造成误判的主要原因,是由于将电机断电后其振动值立刻显著降低看成是电机断电所带来的效应。实际上,由于该电机的工作转速和其升速曲线上出现振动峰值时的转速过于接近,则断电后,电机的转速会很快远离振动峰值处的转速,从而其振动值立刻显著降低,如图2所示。如果不借助专门仪器,仅凭人的感觉,则这一现象易被当作电机的断电效应,以致带来错误的诊断结论。

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(2)在经过重新调整磁力中心、更换电机轴承、调整电机轴瓦间隙和紧力、电机转子重新全速动平衡等,乃至联轴器上的联接螺栓按重量对称安装等一系列检查和调整后,电机振动故障仍不能排除。由此推断,电机的振动故障可能是基础问题引起的机组共振。
该电机振动不仅剧烈,而且振幅很不稳定,随时间呈喇叭形急剧增长。例如,在2min的监测时间内,测点①V的振动位移值从开始的150μm,很快增大到300μm,进而达到600μm。如是机械或电气方面的原因所致,则不论其振动如何剧烈,在较短的时间内,振动值的增长不会如此迅速。只有发生自激振动,如油膜振荡或强制振动引起的共振时,其振动值才会如此迅速增长。
在试车过程中,电机振动值对油温的变化并不敏感,没有迹象表明该振动故障是由轴承油膜振荡引起的。
但关于基础问题引起的机组共振的结论,在很长一段时间内没有形成统一意见,特别是基础经一次加固处理后电机振动仍然没有消除(后来的事实证明,主要是因为处理措施不够彻底),更加深了一部分人对这一诊断结论的怀疑。

(3)单就电机而言,其固有频率f1与电机系统的支撑刚度k1、电机转子的质量m1有关。当电机和压缩机联机时,应将电机、联轴器、压缩机和基础当作一个整体系统来看待。这样,整个机组系统的固有频率发生了变化。因此不难理解,为什么电机单体试车时正常,而和压缩机联体试车时出现强烈共振了。
上述判断也可从对基础进行加固处理后测量到的结果得到印证。该机组的基础为一整体框架结构,由若干“日”字形的梁和六根立柱构成。电机和压缩机分别安装在基础两端。在处理电机振动故障过程中,对基础共进行了两次加固处理。第一次,对电机侧与电机轴垂直的两根纵梁加固,并对压缩机侧两根横梁上的裂纹做了灌胶和表面粘接碳纤维处理。处理后,电机单体试车时,其振动较基础未作处理前更好,其中①H、① V、① A分别为4μm、3μm,、6μm。联体试车时,虽然电机振动仍然剧烈,但其振动特性较加固前有所改善。从电机的升速曲线可以看出,1 200r/min至1 470r/min区间的陡峭形态有所趋缓。并且,原来电机三个方向上的振动由垂直方向较为突出,变为轴向较为突出。这些现象表明,基础加固后,系统的振动特性发生了改变。因此,对基础进行处理的方向是正确的。第二次加固处理后的电机升速曲线更进一步表明,机组的振动特性得到了明显改善。

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