CaseHistories 故障診斷應用實例精選 48例 2 Contents目錄 實例No 1某壓縮機組振動頻譜分析實例No 2某30萬噸 年乙烯裝置裂解氣壓縮機組轉子動不平衡故障實例No 3某汽輪機葉片斷裂故障實例No 4某透平膨脹機葉片斷裂故障實例No 5某鍋爐風機地腳螺栓松動故障實例No 6某大型風機軸承座松動故障實例No 7某油氣田平臺中甲板壓縮機平臺振動故障診斷實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障實例No 9某原油泵進口管道共振故障的診斷和排除實例No 10某立式泵嚴重共振引起葉輪軸疲勞斷裂故障的診斷實例No 11某往復式空壓機的出口管道共振故障的診斷實例No 12某鍋爐給水泵的流體動力振動故障的診斷實例No 13某除塵風機組軸承座剛性差及流體動力激振振動故障的診斷實例No 14某汽輪機轉子摩擦和滾動軸承故障實例No 15某送風機電動機轉子與定子相磨故障的診斷實例No 16某螺桿式壓縮機轉子磨損故障的診斷 3 Contents目錄 實例No 17若干壓縮機組齒輪箱齒輪擺動頻率實測實例No 18某離心機行星齒輪偏擺振動故障實例No 19某驅動箱傘齒輪高噪聲和振動故障的診斷實例No 20某電動機轉子條故障實例No 21某紙機滾動軸承外環故障實例No 22某紙機滾動軸承外環故障實例No 23某紙機滾動軸承內環故障實例No 24某紙機滾動軸承滾動體故障實例No 25某紙機滾動軸承保持架故障實例No 26某紙機滾動軸承松動故障實例No 27某紙機滾動軸承同時出現若干故障實例No 28某紙機滾動軸承松動故障實例No 29某紙機滾動軸承外環故障實例No 30某紙機滾動軸承內環故障實例No 31某紙機滾動軸承外環故障實例No 32某紙機滾動軸承外環故障 4 Contents目錄 實例No 33某紙機輥子SKF23260滾動軸承外環故障實例No 34某鍋爐給水泵SKF7310滾動軸承內環故障實例No 35某水環式壓縮機滾動軸承同時出現若干故障實例No 36某水環式壓縮機滾動軸承內環故障分析診斷實例No 37某齒輪箱輸入齒輪軸承內環嚴重磨損故障的診斷的診斷實例No 38某螺桿式壓縮機滾動軸承外環嚴重磨損故障的診斷實例No 39某引風機LinkBelt22232軸承保持架故障的診斷實例No 40某電動機FAG6215C3軸承內環和外環故障的診斷實例No 41一次風機電動機轉子與定子之間氣隙變化故障的診斷實例No 42某離心式冷水機 約克 電動機定子偏心或定子絕緣層短路故障診斷實例No 43某干燥機排風機電動機轉子條松動故障的診斷實例No 44某變速交流感應電動機轉子條松動故障的診斷實例No 45某離心式冷水機 約克 電動機相位故障的診斷實例No 46某電廠大型引風機電動機多根轉子條斷裂故障的診斷實例No 47某往復式空壓機的同步電動機線圈松動故障的診斷實例No 48某直流電動機可控硅整流器起動卡故障的診斷 5 故障診斷實例分析之一 CaseHistory 1CompressorVibrationSpectrum某壓縮機組振動頻譜分析 6 機器狀態檢修的基礎振動頻譜中包含機器零部件的機械狀態信息 7 9999999 CaseHistory 1CompressorVibrationSpectrum振動頻譜中包含機器零部件的機械狀態信息 電機轉速N0 1480轉 分 24 6667赫茲壓縮機轉速N1 6854 7轉 分 114 245赫茲小齒輪齒數Z0 38大齒輪齒數Z1 176齒輪嚙合頻率Fm N0 Z0 N1 Z 4341 3赫茲齒輪邊帶頻率Fb Fm iN0或Fm iN1 8 振動頻譜中包含機器零部件的機械狀態信息 某壓縮機組振動頻譜實例 壓縮機 電動機 齒輪箱 振動速度 頻率 電動機轉子動平衡 電動機與大齒輪軸聯軸器對中 壓縮機轉子動平衡 壓縮機與小齒輪軸聯軸器對中 齒輪嚙合 齒缺陷 電機轉速N0 1480轉 分 24 6667赫茲壓縮機轉速N1 6854 7轉 分 114 245赫茲小齒輪齒數Z0 38大齒輪齒數Z1 176齒輪嚙合頻率Fm N0 Z0 N1 Z1 4341 3赫茲齒輪邊帶頻率Fb Fm iN0或Fm iN1 N0 2N0 3N0 N1 2N1 3N1 Fm N1 N1 N1 N1 N0 N0 N0 N1 N1 N1 高速齒輪左邊帶族 高速齒輪右邊帶族 低速齒輪左邊帶族 低速齒輪右邊帶族 1 2 3 4 6 5 9 這個實例的振動頻譜中包含了 1 電動機轉子動平衡 2 電動機轉子與定子等小間隙摩擦 3 電動機與低速齒輪軸之間聯軸器對中 4 壓縮機轉子動平衡 5 壓縮機轉子與殼體間摩擦 6 壓縮機與高速齒輪軸之間聯軸器對中 7 齒輪嚙合和齒輪缺陷 8 各軸承運行狀況等等機器主要零部件的機械狀態信息等等 10 故障診斷實例分析之二 CaseHistory 2RotorUnbalance某30萬噸 年乙烯裝置裂解氣壓縮機組轉子動不平衡故障 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 11 CaseHistory 2RotorUnbalance實例NO 230萬噸 年乙烯裝置裂解氣壓縮機組轉子動不平衡故障 1996年11月2日某大型裂解氣壓縮機中壓缸兩端軸承座振動突增數倍 診斷為轉子嚴重不平衡 開缸檢查證實 因進口過濾器支承塊斷裂 刮下大量積焦 堆積在轉子上造成嚴重不平衡 經清焦處理 開車證實 振動恢復正常 12 CaseHistory 2RotorUnbalance實例NO 230萬噸 年乙烯裝置裂解氣壓縮機組轉子動不平衡故障TypicalSpectrum典型的頻譜 TypicalspectrumshowsdominantGMF典型頻譜表明轉子轉速頻率突增 這是典型的轉子不平衡的特征 嚴重不平衡的典型頻譜 13 故障診斷實例分析之三 某汽輪機葉片斷裂故障 轉子不平衡故障 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 14 實例No 3某汽輪機葉片斷裂故障 上海石化自備電廠5 汽輪機軸承座振動速度突增至5 25毫米 秒 有效值 而6 機僅為0 466毫米 秒 有效值 振動速度頻譜均為一倍轉速頻率50赫茲 診斷為轉子不平衡 據歷史經驗 汽輪機葉片又斷了 停機檢查證實的確斷了五片轉子葉片 轉子不平衡 15 故障診斷實例分析之四 某透平膨脹機葉片斷裂故障 轉子不平衡和流體動力激振故障 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 16 實例No 4某透平膨脹機葉輪葉片斷裂故障 1989年1月27日某透平膨脹機振動和噪聲突增 頻譜顯示1 RPM和8 RPM頻率分量最大分別達5 91和4 68毫米 秒 有效值 比正常機分別大18和25倍 診斷為轉子不平衡 并且已斷一片葉片 出口導葉為8片葉片 即靜子葉片通過頻率為8 RPM 轉子不平衡 17 故障診斷實例分析之四 轉子不平衡 振動超標 轉子不平衡 18 故障診斷實例分析之四 診斷結論 BPFS靜子葉片通過頻率證實 離心葉輪斷一片葉片 流體動力激振故障 導流葉片數為8片 19 實例No 4某透平膨脹機葉輪葉片斷裂故障 離心葉輪14片轉子葉片已斷一片葉片的透平膨脹機葉輪照片 斷了一片葉片 20 故障診斷實例分析之五 某鍋爐風機地腳螺栓松動故障 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 21 實例No 5某鍋爐風機基礎地腳螺栓松動故障 3 和4 測點處地腳螺栓松動 松動 22 某大型風機軸承座松動故障 故障診斷實例分析之六 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 23 實例No 65 風機軸承座松動故障 汽輪機 軸流式風機 YISA106A 軸水平振動 YISA106B 軸垂直振動 YISA105 軸水平振動YISA105B 軸垂直振動 YISA103A 軸水平振動 YISA103B 軸垂直振動 YISA102A 軸水平振動 YISA102B 軸垂直振動 1 軸承座振動1H 1V 1A ZISA104 軸向振動 ZISA101 軸向振動 2 軸承座振動2H 2V 2A 3 軸承座振動3H 3V 3A 4 軸承座振動4H 4V 4A 5 風機是汽輪機驅動的14級軸流式風機 功率為22 247千瓦 最高轉速為4463轉 分 24 34V 33V 39V 310V 37V 38V 36V 35V 312V 311V 31V 32V 32A 33A 34A 汽輪機側 風機側 35A 36A 31A 37A 38A 39A 310A 311A 31H 32H 33H 34H 35H 36H 汽輪機側 風機側 H 水平方向V 垂直方向A 軸向方向 3 軸承座 3 軸承座振動監測點位置 實例No 6武漢鋼鐵公司5 風機軸承座松動故障 25 實例No 6武漢鋼鐵公司5 風機軸承座松動故障 3 軸承座軸向 水平和垂直方向振動監測結果 3 軸承座靠風機側軸承座 底板垂直振動為7 2至8 2毫米 秒有效值 而靠汽輪機側軸承座 底板垂直振動僅為0 5至1 0毫米 秒有效值 兩側振動相差約十倍 導致軸承座軸向振動高達13 6毫米 秒有效值 遠遠超過ISO10816 3標準規定的極限值7 1毫米 秒有效值 3 軸承座振動大的故障原因可能是底板與混凝土基礎之間的地腳螺栓和墊鐵固定不可靠 甚至松動 8 2mm sRMS 0 7mm sRMS 13 6mm sRMS 7 8mm sRMS 垂直方向振動幅值兩者相差約十倍 此處松動 26 某油氣田平臺中甲板壓縮機平臺振動故障診斷實例 故障診斷實例分析之七 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 27 某油氣田海上平臺中甲板壓縮機平臺振動故障診斷實例 28 某油氣田中甲板設備布置圖 天然氣壓縮機中甲板 29 某油氣田中甲板壓縮機甲板 C3210A B 天然氣壓縮機中甲板 30 某油氣田中甲板壓縮機甲板 C3310A B 天然氣壓縮機中甲板 31 ISO10816 6標準規定的往復式壓縮機振動測量點位置 往復式壓縮機缸體 往復式壓縮機缸頭 往復式壓縮機缸頭 32 壓縮機制造廠振動速度總量標準 壓縮機振動超標區 33 中甲板振動測點布置位置 34 加固前中甲板振動實測結果 35 中甲板加固布置圖 粉紅粗線為加固梁 36 某油氣田平臺中甲板壓縮機平臺振動故障診斷實例 37 加固前后甲板振動結果比較 38 故障診斷實例分析之八 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 流體動力激振故障 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 39 故障診斷實例分析之八 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 出口導流葉片 轉子葉輪葉片數Zr 20 40 故障診斷實例分析之八 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 某離心式壓縮機組及其測量系統示意 41 故障診斷實例分析之八 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 某離心式壓縮機組及其管道系統結構示意 42 故障診斷實例分析之八 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 1975赫茲 轉子葉片通過頻率 振動幅值 振動幅值 頻率 頻率 排故之前 排故之后 1975赫茲 轉子葉片通過頻率 轉子葉片通過頻率BPFR 轉子葉片通過頻率BPFR BPFR ZR RPM 20 RPM 1975赫茲 振動速度頻譜 43 故障診斷實例分析之八 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 1975赫茲 轉子葉片通過頻率 噪聲dBA 頻率 頻率 排故之前 排故之后 1975赫茲 轉子葉片通過頻率 轉子葉片通過頻率BPFR 轉子葉片通過頻率BPFR BPFR ZR RPM 20 RPM 1975赫茲 噪聲dBA 噪聲譜 44 故障診斷實例分析之八 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 轉子葉片通過頻率BPFR 1975Hz 排故前 排故后 轉子葉片通過頻率BPFR消失 排故前后振動頻譜比較 45 故障診斷實例分析之八 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 20X轉子轉速 20X轉子轉速 振動速度 噪聲 轉子葉片通過頻率 BPFR 20X轉速 振動和噪聲占絕對優勢 46 故障診斷實例分析之八 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 出口主管道振動分布 47 故障診斷實例分析之八 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 出口旁路管道振動分布 48 故障診斷實例分析之八 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 離心式壓縮機試驗裝置 模型壓縮機 振動傳感器 出口管道 振動傳感器 壓縮機殼體 消音器 小孔流量計 550千瓦帶內置齒輪的驅動器 扭力計 聲級計 進口 控制閥 出口 49 振動源 1 轉子不平衡1XRPM2 轉子軸心線不對中2XRPM 3XRPM3 齒輪嚙合頻率Fm Z0XRPM0 Z1XRPM14油膜振蕩 0 43 0 48 RPM5 氣動力激振 葉片通過頻率 轉子葉片通過頻率BPFR ZRXRPM 定子葉片通過頻率BPFS ZSXRPM6 管道振動 氣流脈動 結構共振 等等噪聲源 1 氣動力激振 葉片通過頻率 轉子葉片通過頻率BPFR ZRXRPM 定子葉片通過頻率BPFS ZSXRPM2 齒輪嚙合頻率Fm Z0XRPM0 Z1XRPM1 等等振動源 1 轉子不平衡1XRPM2 轉子軸心線不對中2XRPM 3XRPM3 齒輪嚙合頻率Fm Z0XRPM0 Z1XRPM14油膜振蕩 0 43 0 48 RPM5 氣動力激振 葉片通過頻率 轉子葉片通過頻率BPFR ZRXRPMBPFR 定子葉片通過頻率BPFS ZSXRPM6 管道振動 氣流脈動 結構共振 等等噪聲源 1 氣動力激振 葉片通過頻率 轉子葉片通過頻率BPFR ZRXRPMBPFR 定子葉片通過頻率BPFS ZSXRPM2 齒輪嚙合頻率Fm Z0XRPM0 Z1XRPM1 等等對策 從預測的振動源和噪聲源與實測的響應的對應關系 查找故障源 對癥下藥調頻 改變ZR 修改離心葉輪的葉型設計 等等 識別故障源 預測的源 響應實測頻譜 對癥下藥 排故 某離心壓縮機管道振動 噪聲故障診斷排故思路 CaseHistory 8Compressor sPipeVibration NoiseDefect實例No 8某循環氣壓縮機管道振動和噪聲故障 對策 從預測的振動源和噪聲源與實測的響應的對應關系 查找故障源 對癥下藥調頻 改變ZR 修改離心葉輪的葉型設計 等等 50 故障診斷實例分析之九 某原油泵進口管道共振故障的診斷和排除 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 51 故障診斷實例分析之九 原油泵 電動機 進口管道 6H 5H 4H 1A1H1V 2H2V 3H3V 某原油泵進口管道共振故障的診斷和排除 振動單位 毫米 秒 峰值 52 故障診斷實例分析之九 53 故障診斷實例分析之九 54 故障診斷實例分析之九 55 故障診斷實例分析之九 診斷結論 該原油泵進口管道水平方向共振 56 故障診斷實例分析之九 故障排除 加固該原油泵進口管道支承 共振便消除 57 實例10 故障診斷實例分析之十某立式泵嚴重共振引起葉輪軸疲勞斷裂故障的診斷 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 58 實例10 某立式泵嚴重共振引起葉輪軸疲勞斷裂故障的診斷 1C 1A 1B 2B 2A 2C 3H 4H 3V 4V 電動機 立式泵 1 立式泵多次發生泵軸斷裂 斷裂處緊靠葉輪壓緊螺母處 故障現象是 開始振動大 3V和4V處最大 葉輪壓緊螺母松動 隨后用環氧粘住葉輪壓緊螺母 能有效防止螺母松動 然而 之后許多泵出現葉輪軸斷裂的災難性破壞 于是 決定進行監測分析 1 測定振動 2 評定振動嚴重程度 3 診斷潛在的故障 4 提出有效的排故措施 電動機驅動長度為1879 6毫米 軸徑為88 9毫米 壁厚為2 4毫米的軸 葉輪的葉片數為2片 59 實例10 某立式泵嚴重共振引起葉輪軸疲勞斷裂故障的診斷 4 6mm s1770rpm 1 RPM 16 51mm s3570rpm 2 RPM 振動速度毫米 秒峰值 頻率 轉 分 1 泵3V測點 振動總量18 14mm s峰值 振動實測表明 3V和4V測點振動最大 3V測點頻譜中 2 RPM頻率3570rpm分量的幅值達16 51mm s峰值 而1 RPM頻率分量的幅值僅為4 60mm s峰值 注意 該葉輪的葉片數為2片 葉片通過頻率BPF 2 RPM 這是什么原因引起的 60 實例10 某立式泵嚴重共振引起葉輪軸疲勞斷裂故障的診斷 振動速度毫米 秒峰值 0 43mm s2009rpm 軸防護罩自振頻率 0 42mm s3780rpm 泵系統自振頻率 頻率 轉 分 用錘擊法測試電動機 軸和泵的自振頻率 4V測點的自振頻率測試頻譜表明 占優勢的自振頻率3780rpm 它與運行中測到的頻譜的最大振動頻率分量3570rpm 2 RPM BPF泵葉輪的葉片通過頻率 BPF 僅差210rpm或5 9 此外 還有2009rpm軸防護罩自振頻率 由于自振頻率3780rpm太靠近泵葉輪的葉片通過頻率或泵轉速的二倍頻率3570rpm 極易激起泵系統共振 因此 試驗用加固泵系統支承剛度 改變系統自振頻率 調頻 以避免發生共振 1 泵4V測點 BPF 2 RPM 3570rpm 僅差5 9 或210rpm 錘擊試驗結果表明 存在泵系統自振頻率 61 實例10 某立式泵嚴重共振引起葉輪軸疲勞斷裂故障的診斷 2根50 8X101 6mm粱加固 1 泵 1根101 6X101 6mm粱加固 2 泵 北墻面 東墻面 對1 泵加輔助支撐 改變其自振頻率 62 實例10 某立式泵嚴重共振引起葉輪軸疲勞斷裂故障的診斷 4 6mm s1770rpm 1 RPM 16 51mm s3570rpm 2 RPM BPF 振動速度毫米 秒峰值 頻率 轉 分 1 泵3V測點加固前 振動總量18 14mm s峰值 對泵系統加固前后振動實測比較表明 加固后自振頻率提高到3960rpm 提高了180rpm或4 8 使之與BPF 2 RPM激勵頻率有效地錯開 避免共振 3V測點振動總量從18 14mm s峰值減小到5 99mm s峰值 減幅達67 2 RPM頻率3570rpm分量的幅值從16 51mm s峰值減小到4 98mm s峰值 減幅達70 1 57mm s1770rpm 1 RPM 4 98mm s3570rpm 2 RPM BPF 2 23mm s3960rpm 加固后自振頻率 加固后 振動總量5 99mm s峰值 頻率 轉 分 自振頻率提高390rpm 63 故障診斷實例分析之十一某往復式空壓機的出口管道共振故障的診斷 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 64 某往復式空壓機的出口管道共振故障的診斷 實例11 1A 1V 2V 1H 2H 2A 3H E W 3A 3V N S 4V 4H 4A 同步電動機 一級缸 二級缸 壓縮機為英格索蘭公司XLE24往復式 一級缸和二級缸成90度配置 電動機為通用電氣公司同步電動機 轉速為450轉 分 7 5赫茲 65 某往復式空壓機的出口管道共振故障的診斷 實例11 壓縮機 儲氣罐 建筑物墻壁 此處加支撐 此處45度方向加支撐 此處垂直方向加支撐 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 14 13 16 15 XLE型6 壓縮機出口管道布置及測點位置示意 66 某往復式空壓機的出口管道共振故障的診斷 實例11 4 39mm s1 RPM 450rpm 4 98mm s2 RPM 900rpm 3 RPM 4 RPM 5 RPM 振動速度毫米 秒峰值 頻率 轉 分 6 壓縮機3H測點 6 機3H測點的頻譜表明 轉速兩倍頻率2 RPM的振動幅值最高 達到4 98毫米 秒峰值 通常這種類型往復式壓縮機的二次往復力會超過一次轉速頻率激振力 因此引起的二次力2 RPM頻率振動會超過1 RPM轉速基頻分量的幅值 振動總量為6 81毫米 秒峰值 而這種壓縮機的振動允許值為12 70毫米 秒峰值可見 壓縮機本身振動合格 振動總量6 81mm s峰值 往復式壓縮機振動實測數據 67 某往復式空壓機的出口管道共振故障的診斷 實例11 14 4mm s1 RPM 450rpm 39 37mm s2 RPM 900rpm 3 RPM 4 RPM 5 RPM 振動速度毫米 秒峰值 頻率 轉 分 6 機出口管道測點9 6 機測點9處的頻譜表明 轉速兩倍頻率2 RPM的振動幅值最高 達到39 37毫米 秒峰值 通常這種類型往復式壓縮機的二次往復力會超過一次轉速頻率激振力 因此引起的二次力2 RPM頻率振動會超過1 RPM轉速基頻分量的幅值 振動總量為42 42毫米 秒峰值或39 99毫米 秒有效值 管道振動很大 振動總量42 42mm s峰值 往復式壓縮機出口配管振動實測數據 68 某往復式空壓機的出口管道共振故障的診斷 實例11 往復式壓縮機配管振動與往復式壓縮機相連接的管道常常會受來自壓縮機的強迫振動頻率的激勵而產生共振 由于XLE型往復式壓縮機的一次和二次往復力常會激起轉速基頻1 RPM和轉速二倍2 RPM頻率的明顯振動 所以必需使配管的自振頻率遠離這些一次和二次往復力強激振頻率 不僅這些壓縮機的強迫振動頻率會激起配管和結構的機械自振頻率振動 而且往復式壓縮機壓縮的空氣的壓力脈動也會激起管道內空氣的聲學自振頻率振動 聲學自振頻率需要在管道內安裝壓力傳感器 通過FFT分析儀頻譜分析測定 配管和結構的自振頻率可以用錘擊法等測定 69 某往復式空壓機的出口管道共振故障的診斷 實例11 3 73mm s870rpm Fn 3 37mm s675rpm Fn 無支撐時測點9處 加支撐后測點9處 振動速度毫米 秒峰值 振動速度毫米 秒峰值 頻率 轉 分 頻率 轉 分 6 壓縮機出口配管自振頻率測試結果的比較 無支撐時 在測點9處實測的出口配管的自振頻率為Fn 870rpm 14 5赫茲 它比壓縮機2 RPM 900rpm 15赫茲僅低3 3 加支撐后 在測點9處實測的出口配管的自振頻率為Fn 675rpm 11 25赫茲 它比壓縮機2 RPM 900rpm 15赫茲低25 這樣 使出口配管的自振頻率有效地偏離了2 RPM激勵頻率 從而避免發生配管共振 900rpm 900rpm 壓縮機二倍轉速 870rpm 僅差30rpm 出口配管自振頻率675rpm 相差225rpm 70 某往復式空壓機的出口管道共振故障的診斷 實例11 14 4mm s1 RPM 450rpm 39 37mm s2 RPM 900rpm 3 RPM 4 RPM 5 RPM 振動速度毫米 秒峰值 頻率 轉 分 6 機出口管道測點9 振動總量42 42mm s峰值 2 17mm s1 RPM 450rpm 3 58mm s2 RPM 900rpm 振動速度毫米 秒峰值 頻率 轉 分 振動總量7 70mm s峰值 無支撐時 加支撐后 6 壓縮機出口管道增加支撐后 改變了出口管道的自振頻率 避免了出口管道的共振 從而管道振動大幅度下降 2 RPM振動分量幅值從39 37mm s峰值下降到3 58mm s峰值 減小91 排故后的效果 71 故障診斷實例分析之十二某鍋爐給水泵的流體動力振動故障的診斷 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 72 實例12 某鍋爐給水泵的流體動力振動故障的診斷 汽輪機 給水泵 1989年8月16日測量時 某給水泵的3H 3V和4V測點處振動總量分別達到9 45mm s 11 46mm s和13 03mm s峰值 處于報警狀態 要求診斷振動超標的原因 1 2 3 4 73 實例12 某鍋爐給水泵的流體動力振動故障的診斷 4 32mm s峰值1N 6750rpm 0 64mm s峰值5N BPF 33300rpm 1 27mm s峰值10N 2BPF 66600rpm 6 92mm s峰值15N 3BPF 100350rpm 1 78mm s峰值20N 4BPF 133650rpm 0 83mm s峰值25N 5BPF 166950rpm 振動速度毫米 秒峰值 頻率轉 分 3H測點 3H測點振動頻譜顯示最高尖峰100350轉 分頻率可能是葉片通過頻率的三次諧波頻率 3BPF 15N 即可能葉片數為5片 但是 當時 不知道葉片的確切數 74 實例12 某鍋爐給水泵的流體動力振動故障的診斷 2 54mm s峰值1N 6750rpm 0 635mm s峰值5N BPF 33300rpm 1 21mm s峰值10N 2BPF 66600rpm 7 62mm s峰值15N 3BPF 100350rpm 振動速度毫米 秒峰值 頻率轉 分 3V測點 3V測點振動頻譜顯示最高尖峰100350轉 分頻率可能是葉片通過頻率的三次諧波頻率 3BPF 15N 即可能葉片數為5片 但是 當時 不知道葉片的確切數 75 實例12 某鍋爐給水泵的流體動力振動故障的診斷 3 62mm s峰值1N 6750rpm 1 08mm s峰值5N BPF 33300rpm 0 51mm s峰值10N 2BPF 66600rpm 非常小15N 3BPF 100350rpm 振動速度毫米 秒峰值 頻率轉 分 4H測點 4H測點振動頻譜顯示尖峰33300轉 分頻率可能是葉片通過頻率 BPF 15N 即可能葉片數為5片 但是 當時 不知道葉片的確切數 0 76mm s峰值20N 4BPF 133650rpm 76 實例12 某鍋爐給水泵的流體動力振動故障的診斷 0 89mm s峰值1N 6750rpm 0 76mm s峰值5N BPF 33300rpm 0 63mm s峰值10N 2BPF 66600rpm 10 79mm s峰值15N 3BPF 100350rpm 振動速度毫米 秒峰值 頻率轉 分 4V測點 4V測點振動頻譜顯示最高尖峰100350轉 分頻率可能是葉片通過頻率的三次諧波頻率 3BPF 15N 即可能葉片數為5片 但是 當時 不知道葉片的確切數 0 51mm s峰值20N 4BPF 133650rpm 77 實例12 某鍋爐給水泵的流體動力振動故障的診斷 該泵內側軸承座 3H 3V 和外側軸承座 4H 4V振動頻譜表明 振動主頻率分量是100350轉 分 泵內側軸承水平和垂直方向 3H和3V 此頻率分量的幅值差不多 而泵外側軸承水平和垂直方向 4H和4V 此頻率分量的幅值相差許多倍 4V處振動幅值最大 高達10 79mm s峰值 懷疑該泵外側軸承垂直方向共振 100350轉 分就是垂直方向的共振頻率 78 實例12 某鍋爐給水泵的流體動力振動故障的診斷 診斷 估計該泵葉輪的葉片數為ZW 5片 實測泵轉速為N 6705轉 分 則葉片通過頻率BPF N ZW 6705轉 分 5 33525轉 分 而100350轉 分 33525轉 分 3 所以 100350轉 分 3 BPF 也就是說 該泵的振動源是其葉輪的葉片通過頻率BPF的三次諧波頻率的氣流擾動 這是由于流體機器中流體阻力 彎頭 閥門 節流器 阻塞等 葉輪與泵殼體中心偏置 甚至轉子葉片 定子擴壓器葉片之間的徑向間隙在圓周方向不均勻等容易產生流體動力激振 79 故障診斷實例分析之十三某除塵風機機組軸承座剛性差及流體動力激振振動故障的診斷 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 80 雙吸口風機 液力偶合器 電動機 某除塵風機結構示意圖 鋼筋混凝土基礎 槽鋼 鋼板焊接基礎底板 非常單薄 剛性極差 M1HM1VM1A M2HM2VM2A CP3HCP3VCP3A CP4HCP4VCP4A F5HF5VF5A F5HF5VF5A N0 999轉 分 1250千瓦 N1 200 960轉 分 風機葉輪葉片數Z 9 SKF22322CC W33 實例13 81 51A 52A 53A 54A 55A 56A 57A 58A 59A 51H 52H 53H 54H 55H 56H 57H 58H 51V 52V 53V 54V 55V 56V 57V 58V 液力偶合器與風機之間的軸承座 5 振動測點位置示意 鋼板焊接結構支座 鑄鋼支座 59V H 軸向方向V 水平方向A 軸向方向 風機側 液力偶合器側 鋼筋混凝土基礎 實例13 82 61A 62A 63A 64A 65A 66A 61H 62H 63H 64H 65H 61V 62V 63V 64V 65V 風機自由端的軸承座 6 振動測點位置示意 鑄鋼支座 H 軸向方向V 水平方向A 軸向方向 風機側 鋼筋混凝土基礎 實例13 83 51AOA 5 08522mm sRMS 52AOA 4 51826mm sRMS 53AOA 3 94369mm sRMS 54AOA 2 77616mm sRMS 55AOA 2 58472mm sRMS 56AOA 1 49945mm sRMS 57AOA 1 33297mm sRMS 58AOA 0 334003mm sRMS 59AOA 0 137554mm sRMS 51HOA 7 88009mm sRMS 52HOA 6 80293mm sRMS 53HOA 4 55451mm sRMS 54HOA 4 14939mm sRMS 55HOA 2 84782mm sRMS 56HOA 2 72776mm sRMS 57HOA 0 623098mm sRMS 58HOA 0 464797mm sRMS 51VOA 1 8654mm sRMS 52VOA 3 1076mm sRMS 53VOA 2 63707mm sRMS 54VOA 2 15923mm sRMS 55VOA 2 17249mm sRMS 56VOA 2 22956mm sRMS 57VOA 2 45644mm sRMS 58VOA 0 525065mm sRMS 液力偶合器與風機之間的軸承座 5 各測點振動沿軸承座高度分布 鋼板焊接結構支座 鑄鋼支座 59VOA 0 49022mm sRMS 相差4倍 相差4倍 焊接鋼板結構支座水平和軸向方向剛性太差導致振動劇烈 振動總量沿軸承座高度分布 鋼筋混凝土基礎 實例13 84 51ASP 3 77186mm sPEAK 52ASP 3 13719mm sPEAK 53ASP 2 74359mm sPEAK 54ASP 1 74301mm sPEAK 55ASP 1 56543mm sPEAK 56ASP 0 722635mm sPEAK 57ASP 0 635095mm sPEAK 58ASP 0 0576462mm sPEAK 59ASP 0 116555mm sPEAK 51HSP 9 01535mm sPEAK 52HSP 7 77505mm sPEAK 53HSP 5 18371mm sPEAK 54HSP 4 72426mm sPEAK 55HSP 3 13888mm sPEAK 56HSP 3 00124mm sPEAK 57HSP 0 68841mm sPEAK 58HSP 0 552183mm sPEAK 51VSP 1 59455mm sPEAK 52VSP 3 08988mm sPEAK 53VSP 2 76789mm sPEAK 54VSP 2 19405mm sPEAK 55VSP 2 3476mm sPEAK 56VSP 2 24036mm sPEAK 57VSP 2 36556mm sPEAK 58VSP 0 597432mm sPEAK 液力偶合器與風機之間的軸承座 5 各測點振動沿軸承座高度分布 鋼板焊接結構支座 鑄鋼支座 59VSP 0 560703mm sPEAK 相差6倍 相差4倍 焊接鋼板結構支座水平和軸向方向剛性太差導致振動劇烈 轉速基頻分量沿軸承座高度分布 鋼筋混凝土基礎 實例13 85 61AOA 2 98467mm sRMS 62AOA 2 38022mm sRMS 63AOA 1 64162mm sRMS 64AOA 0 643415mm sRMS 65AOA 0 519673mm sRMS 66AOA 0 232773mm sRMS 61HOA 2 99829mm sRMS 62HOA 2 46681mm sRMS 63HOA 1 08887mm sRMS 64HOA 0 888379mm sRMS 65HOA 0 440782mm sRMS 61VOA 1 08048mm sRMS 62V 63VOA 0 922678mm sRMS 64VOA 0 77804mm sRMS 65VOA 0 541864mm sRMS 風機自由端的軸承座 6 振動測點位置示意 鑄鋼支座 鋼筋混凝土基礎 風機自由端 6 軸承座與靠液力偶合器側軸承座 5 相比由于鑄鋼軸承座直接固定在鋼筋混凝土基礎上 所以沿高度方向振動沒有突變 振動絕對值比5 軸承座小得多 均小于4 5毫米 秒 有效值 達到ISO10816 3標準的A或B區域 即可長期安全運行 振動總量沿軸承座高度分布 實例13 86 61ASP 2 32447mm sPEAK 62ASP 1 01173mm sPEAK 63ASP 0 617944mm sPEAK 64ASP 0 0971902mm sPEAK 65ASP 0 118709mm sPEAK 66ASP 0 132522mm sPEAK 61HSP 2 93381mm sPEAK 62HSP 2 52201mm sPEAK 63HSP 1 10818mm sPEAK 64HSP 0 910155mm sPEAK 65HSP 0 481222mm sPEAK 61VSP 0 520397mm sPEAK 62VSP 0 426745mm sPEAK 63VSP 0 968973mm sPEAK 64VSP 0 811407mm sPEAK 65VSP 0 606307mm sPEAK 風機自由端的軸承座 6 振動測點位置示意 鑄鋼支座 鋼筋混凝土基礎 風機自由端 6 軸承座與靠液力偶合器側軸承座 5 相比由于鑄鋼軸承座直接固定在鋼筋混凝土基礎上 所以沿高度方向振動沒有突變 振動絕對值比5 軸承座小得多 轉速基頻分量沿軸承座高度分布 實例13 87 利用奧德賽軟件計算SKF22332C軸承故障頻率與實測振動頻譜比較 便可診斷該軸承狀態 以下頻譜表明 SKF22332C運行狀態良好 實例13 88 風機轉速N1 957 591轉 分SKF22332C保持架故障頻率FTFSKF22332C滾動體故障頻率BSFSKF22332C外環故障頻率BPFOSKF22332C內環故障頻率BPFI 焊接鋼板結構支座水平和軸向方向剛性太差導致振動劇烈 風機軸承SKF22332C狀態良好 實例13 89 風機轉速N1 957 96轉 分SKF22332C保持架故障頻率FTFSKF22332C滾動體故障頻率BSFSKF22332C外環故障頻率BPFOSKF22332C內環故障頻率BPFI 風機軸承SKF22332C狀態良好 實例13 90 風機轉速N1 960 461轉 分SKF22332C保持架故障頻率FTFSKF22332C滾動體故障頻率BSFSKF22332C外環故障頻率BPFOSKF22332C內環故障頻率BPFI 焊接鋼板結構支座水平和軸向方向剛性太差導致振動劇烈 風機軸承SKF22332C狀態良好 實例13 91 風機轉速N1 956 921轉 分SKF22332C保持架故障頻率FTFSKF22332C滾動體故障頻率BSFSKF22332C外環故障頻率BPFOSKF22332C內環故障頻率BPFI 風機軸承SKF22332C狀態良好 實例13 92 風機轉速N1 957 058轉 分SKF22332C保持架故障頻率FTFSKF22332C滾動體故障頻率BSFSKF22332C外環故障頻率BPFOSKF22332C內環故障頻率BPFI 風機軸承SKF22332C狀態良好 實例13 93 風機轉速N1 953 347轉 分SKF22332C保持架故障頻率FTFSKF22332C滾動體故障頻率BSFSKF22332C外環故障頻率BPFOSKF22332C內環故障頻率BPFI 風機軸承SKF22332C狀態良好 實例13 2BPF BPF 94 N1 11 74赫茲 2N1 11 74赫茲 2BPF 2N1 175 1赫茲 2BPF N1 186 6赫茲 2BPF N1 222 3赫茲 2BPF 4N1 258 4赫茲 2BPF 210 5赫茲 5 8mm s峰值 離心葉輪轉子葉片通過頻率BPF Zr N1 9 11 74赫茲 105 66赫茲2BPF 211 32赫茲 計算結果 離心葉輪葉片數Zr 9 葉輪轉速N1 11 74赫茲 2001年12月4日廠方將風機轉子送制造廠重新動平衡 發現轉子動平衡合格 再提高一級 回廠重新安裝后運轉 振動更大 頻譜如上 我們見到頻譜后根據2BPF及其兩側轉速頻率邊帶診斷為葉輪與風機殼體 水平方向 徑向間隙不均勻 導致流體動力激振 5日廠方檢查發現 徑向間隙差約1 2毫米左右 6 5 4 3 2 1 0 振動速度 毫米 秒峰值 振動頻率 赫茲 流體動力激振 風機靠聯軸器側軸承座水平方向5H測點振動總量OA 6 17mm s峰值 實例13 95 故障診斷實例分析之十四 CaseHistory 14RotorWearProblem某汽輪機轉子摩擦和滾動軸承故障 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 96 CaseHistory 14RotorWearProblem實例No 14某汽輪機轉子摩擦和滾動軸承故障 1993年6月23日某小型汽輪機軸承座處振動突增 診斷為轉子摩擦和軸承故障 轉子摩擦時 修理后 97 CaseHistory 14RotorWearProblem實例No 14某汽輪機轉子摩擦和滾動軸承故障TypicalSpectrum典型的頻譜 典型頻譜出現大量轉速頻率的諧波頻率 表明轉子摩擦和軸承故障 轉子摩擦時的頻譜 大量轉速頻率的諧波分量 15N 1N 98 CaseHistory 14RotorWearProblem實例No 14某汽輪機轉子摩擦和軸承故障 摩擦時的頻譜 振動總量趨勢曲線 修理后 摩擦時 摩擦時出現大量的轉速頻率的高次諧波頻率分量 99 CaseHistory 14RotorWearProblem實例No 14某汽輪機轉子摩擦故障 修理后的頻譜 摩擦時的頻譜 轉速頻率的高次諧波頻率分量消失了 摩擦時出現大量的轉速頻率的高次諧波頻率分量 100 某送風機電動機轉子與定子相磨故障的診斷 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 故障診斷實例分析之十五 101 某送風機電動機轉子與定子相磨故障的診斷 轉速基頻兩倍電源頻率日期測點頻率幅值頻率幅值 轉 分 毫米 秒峰值 轉 分 毫米 秒值 1988 9 261H18002 7372002 411989 1 311H18002 4172002 351989 3 221H18003 3072006 031989 5 231H18005 1472006 73 2FL分量幅值很高 與1 RPM同等 說明電機轉子偏心或定子絕緣層短路造成定子氣隙不均勻 定子局部發熱伴隨轉子絕緣層短路引起1 RPM分量明顯增大 從2 41增到3 30毫米 秒峰值 導致轉子偏心和電機軸彎曲 不平衡 潤滑油中斷甚至軸被咬死 2FL分量進一步增大 同時還有4FL 6FL 8FL 結果 兩周后 電動機轉子與定子相磨 實例2 注 美國電源頻率3600轉 分 102 1989 5 23 1989 3 22 1989 1 31 1988 9 26 2FL 2FL 2FL 2FL 1 RPM 1 RPM 1 RPM 1 RPM 4FL 6FL 8FL 頻率 轉 分 振動速度毫米 秒峰值 兩周后 電動機損壞 轉子與定子相磨 6 73mm s 6 03mm s 5 14mm s 送風機電動機1H測點振動速度頻譜隨時間變化趨勢圖 三維譜 某送風機電動機轉子與定子相磨故障的診斷 實例15 103 故障診斷實例分析之十六某螺桿式壓縮機轉子磨損故障的診斷 羅克韋爾自動化 廈門 有限公司大連分公司 104 實例16 某螺桿式壓縮機轉子磨損故障的診斷 電動機 螺桿式壓縮機 電動機 西屋公司型號 X33753轉速 3560rpm功率 350馬力 257 4千瓦 壓縮機 劉易斯公司型號 RS 05陽螺桿波瓣數為6陰螺桿波瓣數為4 1 2 3 近側 和4 遠側 5 105 實例16 某螺桿式壓縮機轉子磨損故障的診斷 0 5 RPM 1 RPM 1 5 RPM 2 RPM 4 RPM 4 5 RPM 5 RPM 5 5 RPM 頻率 rpm RPM振動幅值 mm s峰值 18000 54 83360018 2654001 50 508720021 1490002 50 761440041 52162004 510 031800052 92198005 51 14 振動速度毫米 秒峰值 頻率 轉 分 1 壓縮機組1A測點實測頻譜表明 頻譜中存在豐富的0 5 RPM轉速的二分之一倍頻率及其諧波頻率的頻譜分量 這是典型的磨損故障的特征 分數倍轉速頻率及其諧波頻率大量出現 由于壓縮機測點的頻譜中沒有0 5 RPM頻率諧波 所以曾經懷疑電機轉子與定子摩擦或聯軸器中磨損 但是 后來檢修中發現壓縮機轉子與壓縮機的滑閥相磨 才知是壓縮機轉子磨損 106 實例16 某螺桿式壓縮機轉子磨損故障的診斷 0 5 RPM 1 RPM 1 5 RPM 2 RPM 4 RPM 4 5 RPM 5 RPM 5 5 RPM 頻率 rpm RPM振動幅值 mm s峰值 18000 54 83360018 261 2054001 50 508720021 1490002 50 761440041 520 31162004 510 031800052 92198005 51 14 振動速度毫米 秒峰值 頻率 轉 分 1 20mm s1 RPM 3600rpm 0 31mm s4 RPM 14400rpm 修理后 修理前 修理前修理后 1 壓縮機修理前后振動