不对中故障诊断
2012-08-03
作者：申大勇
（锦州石化公司设备研究所）
摘 要：介绍不对中的主要形式和故障特征，以及典型故障案例的诊断，说明通过频谱分析诊断不对中故障非常有效。（锦州石化公司设备研究所）
关键词：不对中；故障诊断；特征；频谱分析；轴心轨迹
一、转子不对中主要形式及故障特征
1.主要形式
转子不对中主要形式包括两种。一是转子与转子之问的联接不对中，这主要反映在联轴节的对中程度上，它既可在水平方向也可在垂直方向。不对中偏差包括角度不对中和平行不对中，实际上偏差往往在两个方向上同时存在。二是转子轴颈在轴承或轴瓦中的安装不对中，即指轴承安装歪斜、轴瓦径向间隙大。两种对中问题相互联系，任何一种形式的静态或动态对中不良均会引起机器振动。
2.故障特征
角不对中产生较大的轴向振动，频谱成分为一倍频和二倍频，还常见一倍频、二倍频和三倍频都占优势的情况。平行不对中的振动特性类似角不对中，但径向振动较大。频谱中二倍频较大，常常超过一倍频，这与联轴节结构类型有关。轴承不对中将产生一倍频、二倍频轴向振动，通过对中无法消除振动。
二、诊断实例
在现场使用dataPAC1500数据采集器采集原始数据，采用相对振动测试方法：气压机组转子一电涡流传感器BENTLY3300二次仪表数据采集器PM软件计算机，组成预测维修系统进行振动故障诊断。
锦州石化股份有限公司一催化裂化装置，该机组由两部分组成，汽轮机驱动离心压缩机。机组测点布置图如图1所示。
2006年5月气压机组大修后开车一直平稳，7月12日机组的BENTLY振动保护表幅值突然增加，汽轮机各点报警，但机壳上的振动没有明显变化。汽轮机故障报警值为45μm，停车报警值为75μm。各点的振动幅值见表1。7月12日测得C点、D点垂直方向谱图分别见图2、图3。图中光标处所对应的频率为工频转速110Hz，其幅值分别为43.57μm、70μm，都是工频占丰导且总幅值均已超标。在C点联轴节处测得的机组轴心轨迹变化起伏较大，呈“8”字型，为典型的不对中信息。说明该处齿型联轴节存在不对中问题。
（1）故障诊断
根据上述振动特点和振动频谱特征分析得出以下结论：①虽然汽轮机各点报警，但汽轮机转子已做过动平衡，因此汽轮机转子不存在动平衡问题；②机组故障不是发生在汽轮机和离心压缩机上，而是发生在齿轮联轴节处；③汽轮机轴瓦振动的工频分量过大，表明轴瓦问隙过大；④联轴节处对中不好；⑤齿轮联轴节处的螺栓可能有断裂，使不平衡量增加，振动突然加大。
综合上述分析结果，认为汽轮机二次表振动突然报警是由于齿轮联轴节处有螺栓断裂。为了不影响生产，减小因设备抢修所带来的损失，机组在加密采集数据情况下继续运行。机组经过一段时间的带故障运行，二次表和机壳上的振动都呈上升趋势。测得汽压机组联轴节两侧轴心轨迹图都呈“8”字型，联轴节处对中趋于恶化。频谱图只有工频分量增加，说明不平衡量正在加大，应停车检修。
（2）故障原因
8月13日汽压机组检修，发现齿轮联轴节两侧已有五个螺栓断裂，这是引起振动过大的主要原因，同时汽轮机轴瓦有磨损。机组在对中不良的情况下运行，由于螺栓预紧力过大，螺栓受到剪切力的作用，因此发生断裂。齿轮联轴节处的螺栓断裂又影响了转子的动平衡，从而使机组振动突然加大。另外，轴瓦问隙过大也是引起振动加大的原因。
（3）处理措施
检修时对齿轮联轴节的螺栓孔外沿进行了倒圆处理。并调整了汽轮机的轴瓦问隙，轴瓦问隙由原来的130μm调整到100μm。
8月19日机组一次开车成功，各点振动位移变化都在正常范围之内，运行一直平稳。2008年大修时把齿式联轴节改换成金属叠片式联轴节，运行至今没有出现非计划停车，实现了大机组的长周期运行。
来源：《中国设备工程》 2010年04期
