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不對中故障診斷
2012-08-03
作者：申大勇
（錦州石化公司設備研究所）
摘 要：介紹不對中的主要形式和故障特征，以及典型故障案例的診斷，說明通過頻譜分析診斷不對中故障非常有效。（錦州石化公司設備研究所）
關鍵詞：不對中；故障診斷；特征；頻譜分析；軸心軌跡
一、轉子不對中主要形式及故障特征
1.主要形式
轉子不對中主要形式包括兩種。一是轉子與轉子之問的聯接不對中，這主要反映在聯軸節的對中程度上，它既可在水平方向也可在垂直方向。不對中偏差包括角度不對中和平行不對中，實際上偏差往往在兩個方向上同時存在。二是轉子軸頸在軸承或軸瓦中的安裝不對中，即指軸承安裝歪斜、軸瓦徑向間隙大。兩種對中問題相互聯系，任何一種形式的靜態或動態對中不良均會引起機器振動。
2.故障特征
角不對中產生較大的軸向振動，頻譜成分為一倍頻和二倍頻，還常見一倍頻、二倍頻和三倍頻都占優勢的情況。平行不對中的振動特性類似角不對中，但徑向振動較大。頻譜中二倍頻較大，常常超過一倍頻，這與聯軸節結構類型有關。軸承不對中將產生一倍頻、二倍頻軸向振動，通過對中無法消除振動。
二、診斷實例
在現場使用dataPAC1500數據采集器采集原始數據，采用相對振動測試方法：氣壓機組轉子一電渦流傳感器BENTLY3300二次儀表數據采集器PM軟件計算機，組成預測維修系統進行振動故障診斷。
錦州石化股份有限公司一催化裂化裝置，該機組由兩部分組成，汽輪機驅動離心壓縮機。機組測點布置圖如圖1所示。
2006年5月氣壓機組大修后開車一直平穩，7月12日機組的BENTLY振動保護表幅值突然增加，汽輪機各點報警，但機殼上的振動沒有明顯變化。汽輪機故障報警值為45μm，停車報警值為75μm。各點的振動幅值見表1。7月12日測得C點、D點垂直方向譜圖分別見圖2、圖3。圖中光標處所對應的頻率為工頻轉速110Hz，其幅值分別為43.57μm、70μm，都是工頻占豐導且總幅值均已超標。在C點聯軸節處測得的機組軸心軌跡變化起伏較大，呈“8”字型，為典型的不對中信息。說明該處齒型聯軸節存在不對中問題。
（1）故障診斷
根據上述振動特點和振動頻譜特征分析得出以下結論：①雖然汽輪機各點報警，但汽輪機轉子已做過動平衡，因此汽輪機轉子不存在動平衡問題；②機組故障不是發生在汽輪機和離心壓縮機上，而是發生在齒輪聯軸節處；③汽輪機軸瓦振動的工頻分量過大，表明軸瓦問隙過大；④聯軸節處對中不好；⑤齒輪聯軸節處的螺栓可能有斷裂，使不平衡量增加，振動突然加大。
綜合上述分析結果，認為汽輪機二次表振動突然報警是由于齒輪聯軸節處有螺栓斷裂。為了不影響生產，減小因設備搶修所帶來的損失，機組在加密采集數據情況下繼續運行。機組經過一段時間的帶故障運行，二次表和機殼上的振動都呈上升趨勢。測得汽壓機組聯軸節兩側軸心軌跡圖都呈“8”字型，聯軸節處對中趨于惡化。頻譜圖只有工頻分量增加，說明不平衡量正在加大，應停車檢修。
（2）故障原因
8月13日汽壓機組檢修，發現齒輪聯軸節兩側已有五個螺栓斷裂，這是引起振動過大的主要原因，同時汽輪機軸瓦有磨損。機組在對中不良的情況下運行，由于螺栓預緊力過大，螺栓受到剪切力的作用，因此發生斷裂。齒輪聯軸節處的螺栓斷裂又影響了轉子的動平衡，從而使機組振動突然加大。另外，軸瓦問隙過大也是引起振動加大的原因。
（3）處理措施
檢修時對齒輪聯軸節的螺栓孔外沿進行了倒圓處理。并調整了汽輪機的軸瓦問隙，軸瓦問隙由原來的130μm調整到100μm。
8月19日機組一次開車成功，各點振動位移變化都在正常范圍之內，運行一直平穩。2008年大修時把齒式聯軸節改換成金屬疊片式聯軸節，運行至今沒有出現非計劃停車，實現了大機組的長周期運行。
來源：《中國設備工程》 2010年04期
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