时谱相位法查找主风机现场平衡问题原因

2015-04-07王鲁济孙文涛

设备管理与维修 2015年2期

王鲁济孙文涛

（山钢股份济南分公司炼铁厂济南）

一、前言

400 m2烧结机主抽风机2台，由沈阳鼓风机厂生产，配用电机：同步电机6极7500 kW、转速1000 r/min抽风机进口容积流量20 000 m3/min，是烧结生产中的关键设备。

大型机组的运行直接关系到生产线的连续运行，如果设备运行状况得不到保证，直接影响到生产的各个环节。炼铁厂作为山钢股份济南分公司的龙头，在降本增效方面起着决定性的作用，而生产正常运行又是降本增效的根本保证，只有提高设备作业率，及时发现设备早期故障，将故障消灭于萌芽状态，才能使生产正常运行，更好的为企业创造效益。

时谱相位法是将时域、频谱、相位三者组合应用的一种方法，应用时域与频谱发现不了故障或有多种故障类型不好判定哪种故障时，应用相位分析可更清晰地发现故障类型。应用时谱相位法，解决了济钢炼铁厂400 m2烧结机主抽风机现场平衡问题原因。

二、通过时域频谱对故障分析

利用PMS离线点检故障诊断系统对所有设备振动数椐进行掌控，同对时域分析、频域分析和专用分析（如共振解调）等进行故障诊断，这些分析方法在没有做相位分析的情况下，故障的诊断率只有60%左右，准确性不是太高，如果再采用相位分析可以有效提高设备故障诊断率。

相位是对于一个波，特定的时刻在其循环中的位置：一种是否在波峰、波谷或其之间某点的标度。相位描述信号波形变化的度量，通常以度（角度）作为单位，也称作相角。当信号波形以周期的方式变化，波形循环一周即为360°。

时域和频域是信号的基本性质，这样可以用多种方式来分析信号，每种方式提供了不同的角度。时域是惟一客观存在的域，而频域是一个遵循特定规则的数学范畴。频域，尤其在射频和通信系统中运用较多，在高速数字应用中也会遇到频域。频域最重要的性质是其不是真实的，而是一个数学构造。

在设备故障诊断过程中振动幅值、频率和相位是振动的3个要素，忽视任何一个要素都是不全面的，很多故障与相位有密切的关系。但由于设备和技术手段的限制，在对机组振动进行监测时，大多以振动的频谱图作为故障诊断的依据。这种方法虽然在多数情况下有效，但在一些特殊情况下，却会掩盖振动现象，造成技术人员的误解.相位与振动结合能够更加精确地诊断出大机组的不平衡、不对中、基础或底座松动以及其他非正常故障。

三、相位特征

1.判断不平衡的类型

转子的不平衡类型主要有力（静）不平衡、力偶不平衡和动不平衡3种，故障特征频谱非常相似，都是在水平和垂直方向振动频率以转速基频为主频，在频谱中1倍转速基频占优势，但其相位特征有着较为明显的差异。

（1）力（静）不平衡。力不平衡的相位特征是同相位和稳定的，转子两侧轴承座同方向的相位差应该接近0°，力不平衡转子的每个轴承座上水平与垂直方向振动信号的相位差应该接近90°或270°，通常只需一个修正面就可以消除力不平衡。

（2）力偶不平衡。力偶不平衡在同一轴上导致180°反方向的相位运动，在转子两侧轴承座同方向存在180°的相位差，至少需在两个修正面内放置平衡重量才能修正力偶不平衡。

（3）动不平衡。转子两侧轴承座之间径向方向的相位差，可能在0～180°的某个角度，每个轴承座上水平方向与垂直方向之间的相位差大致为90°，动不平衡需要双面修正才能解决故障。

（4）弯曲的轴。如果转子两侧支承点轴向振动相位是反相位的，则表明轴弯曲。

（5）判断不对中的类型。如果联轴器两侧支承点轴向振动相位相同或相差180°，则表明存在角度不对中，如果是联轴器两侧支承点径向振动相位相同或相差180°，则表明存在平行不对中。

四、时谱相位法查找现场平衡问题原因

400 m2烧结机2#主抽风机型号SJ20000-14T，电机功率7500 kW，电压10 kV。2014年10月，中修期间对风机3#、4#轴瓦进行检修。检修后试车，风机轴承座水平方向振动大，速度值在4.6 mm/s，经现场初步诊断为风机转子不平衡。当天做在线动平衡校正，第一次做4#瓦面校正后，4#瓦面振动下降，但3#瓦面振动上升。第二次做3#轴瓦面，振动下降，但4#瓦面振动上升。由于时间关系，来不及再反复校正动平衡，只能用变频装置来调节风机转速降负荷运行。为此，查找动平衡做不下来的原因，单靠时谱分析已分析不出来，经过一段时间的分析研究，用相位法来检测看是否能够查找出原因。

2015年3月，用相位法检测4#轴瓦垂直振动相位在8～28°漂移 20°(跑相位)，3#瓦面振动相位在 287～313°漂移 26°(跑相位)，查出原因是轴承顶间隙紧力不够所致。2015年5月利用计划检修时间，重新对两轴瓦顶部过盈进行调整，4#瓦相位稳定在106°，3#瓦相位稳定在346°，再做在线动平衡，两轴承座水平振动（速度值），降为1 mm/s以内，消除了风机振动大的现象。