1、軸流風機振動分析古通生中石化廣州石化分公司摘要:一臺更新的催化裂化煙機組的軸流風機,正常運行僅兩年零一個月,就出現振動超高高報,采用S8000PLUS 在線狀態監測系統,查出軸流風機振動原因是轉子出現嚴重的動不平衡。關鍵詞:軸流風機振動分析一、概述催化裂化煙機組由煙機、軸流風機、汽輪機、減速箱、電機(發電機四機組組成,四機組在2002年進行了改造,改造后只保留電機(發電機,其余都進行整臺更新,改造后的機組于2002年5月28日正式投入運行。投用后煙機因轉子的動葉片被催化劑沖刷而被迫多次檢修,但軸流風機等其它設備則一直運行正常。軸流風機的性能參數見表1。煙機組的結構布置圖及軸流風機的振動測點布置

2、圖如圖1所示。振動報警值(m額定轉速(r/min 第一臨界轉速(r/min 額定功率(KW 額定流量Nm 3/min表1:軸流風機性能參數表 圖1:機組的結構簡圖及測點布置圖煙機組是我廠關鍵機組,在02年機組改造時同步安裝了一套由深圳創為實公司生產的S8000PLUS 在線狀態監測系統。S8000PLUS 系統主要功能為:連續實時監測機組運行中的振動及各種工藝參數,自動存儲振動信號及工藝過程量等有診斷價值的數據,并提供專業的診斷圖譜;現場及遠程專家可及時識別機組的狀態、發現故障的早期征兆,對故障原因、嚴重程度、發展趨勢等做出準確判斷,從而及早消除故障隱患,避免事故的發生。系統拓樸結構圖如圖2所

3、示: 圖2:S8000系統拓樸結構圖二、現象及原因分析2004年6月24日17時28分,正常運行中煙機組的軸流風機兩端的振動發生高高報警,DCS顯示其兩端的振動值突然超量程(儀表最大量程為200¦Ìm后迅速回落到130150¦Ìm之間,平時軸流風機兩端的振動最大值不超過35¦Ìm;使用DP1500數據采集器測試軸承座振動烈度達6.8mm/s,而平常最大只有1.5mm/s左右,軸流風機內部發出異常聲音,機組發生了故障。使用S8000系統,從下列幾方面著手來分析軸流風機故障原因:1、調閱振動突變前后7個小時的工頻分量趨勢圖調閱軸流風機前后

4、兩軸承4個測點振動通頻、工頻趨勢圖。通過比較通頻、工頻兩趨勢圖發現,振動是因工頻分量值突然上升引起的。圖3就是軸流風機振動突變前后7個小時的工頻分量趨勢圖,從圖中可看到事故發生的時間是17:33:02,突變前工頻分量值及相位一直很平穩,四個測點XE-101A/B、XE-100A/B工頻分時值都很小,振動值分別為19/11、16/21¦Ìm,振動突變時振動值急劇上升,各值分別上升到224/207、192/143¦Ìm。圖3相位趨勢表明,振動突變時四個測點相位跟著突變。 圖3:振動突變前后7個小時的工頻分量趨勢圖2、調閱振動突變時波形頻譜圖調用波形頻譜圖觀察

5、振動突變時波形頻譜情況,以XE-100A測點為例,其振動突變時的波形頻譜圖如圖4所示。波形圖顯示,振動突變前后波形可稱為是規則的正弦波,變化的只是幅值大小改變,而周期沒變;頻譜圖則顯示主要是工頻成份。圖4:XE-100A波形頻譜圖3、振動突變前后的軸心軌跡圖軸流風機后軸承振動突變前軸心軌跡圖如圖5所示、振動突變時軸心軌跡如圖6所示、振動突變后的軸心軌跡圖如圖7所示。圖7的軌跡屬橢圓同步正進動。 圖5:軸流風機后軸承振動突變前軸心軌跡圖圖6:軸流風機后軸承振動突變時軸心軌跡圖圖7:軸流風機后軸承事振動突變后軸心軌跡圖從趨勢分析、波形分析、軸心軌跡分析來看,振動突變后的圖譜體現為:工頻占通頻值的主要成份、振動突變時相位突變、轉速穩定相位穩定、波形為正弦波、軌跡屬橢圓同步正進動的特征。而這些特征正是轉子動不平衡的特征,這說明正常運行中軸流風機突然嚴重動不平衡,對于軸流風機的轉子來講,最有可能的是出現葉片斷裂事故。機組被迫停機進行搶修,4、檢修情況:在11級有2個動葉片斷裂;靜葉支承缸變形,成橢圓形,檢查動、靜葉片的頂間隙最小只有0.05mm(原設計動葉頂間隙最小0.75mm,靜葉頂間隙最小0.65mm;主風機出口端徑向瓦燒損,巴金熔化、變形;入口端徑向瓦有裂紋。葉片斷裂如圖8所示。圖8:葉片斷