RH801频谱分析技术在罗茨风机振动检测中的应用

郭彩玲

（青海绿电电力运维技术有限公司，青海西宁 810108）

0 引言

炭素厂焙烧工序的5台罗茨风机是焙烧多功能天车吸卸料系统中的关键设备，通过罗茨风机形成负压，将焙烧炉内填充料吸到料仓，同时在焙烧炉装炭块时，又将料仓中的填充料再次覆盖到炭块上。2016年10月，新安装1台罗茨风机（大修的风机），试运行时振动很大。针对风机振动现状，停机对罗茨风机、电机地脚螺栓紧固、调整，并对联轴器进行找正，风机的振动不但没有减小，而且有增大趋势。为了查明风机振动大的原因，尽快消除风机振动隐患，恢复风机正常生产，使用上海容知测控技术有限公司生产的RH801精密频谱仪，对罗茨风机的电机、风机进行振动检测，并使用软件提供的趋势、频谱等工具，对各测点的故障特征信息进行分析，查明了造成罗茨风机振动异常的原因，为设备的检修提供了数据支持。

1 罗茨风机现场数据测试

1.1 罗茨风机主要参数及测点布置（图1）

主要参数：电机转速n=1487 r/min，电机功率P=250 kW，风机型号SNH8110.3，轴的基频fr≈25 Hz。联轴器为弹性销轴类型。

图1 罗茨风机测点布置

1.2 罗茨风机现场数据采集

设备的振动具有加速度、速度和位移等3个描述参量。因此基于振动的设备运行状态判定标准相应地可分为加速度标准、速度标准和位移标准等3大类。普通设备的振动频率一般在（0～1000）Hz，利用振动速度有效值（Vrms）来衡量分析振动最为准确，罗茨风机电机轴的基频约25 Hz，利用Vrms来测量。2016年10月27日，依照图1布置测点，利用RH801频谱分析仪，对每个测点的垂直方向（V）、水平方向（H）、轴向（A）的振动速度进行测试，在基频25 Hz振动数据见表1。

表1 风机振动有效值 2016年10月27日测

2 罗茨风机振动原因分析

按照国际振动标准ISO 2372—1974，罗茨风机电机功率250 kW，振动应依照第三类标准判定，表2为罗茨风机振动衡量标准。振动值≤1.8 mm/s时，风机运行良好；振动值在（1.8～4.5）mm/s时，容许；振动值在（4.5～11.2）mm/s时，可忍耐；振动值＞11.2 m/s时，设备无法运行，必须停机检查，否则会出现严重设备事故。

表2 罗茨风机振动衡量标准

由表2知，表1测点F1和F3的实测振动速度严重超标，超出国际标准容许要求，运行状况很差，而且水平方向振动值最大，设备无法生产。根据实测数据，利用RH801频谱分析仪，对罗茨风机振动的波形及频谱进行分析。

风机类旋转设备运行中振动的原因主要包括不平衡、不对中、松动及轴承故障。从频谱组成看，不平衡主要体现为径向基频振动；不对中主要体现为径向的2倍频和轴向的1倍频、2倍频振动；而松动主要体现为径向（特别是垂直方向）振动大，除基频分量外，还有很大的倍频分量，特别是3～10倍频，轴承故障引起的振动主要体现为高频振动，同时还体现在轴承各部件的固有频率。利用RH801频谱分析仪采集的罗茨风机F1点的3个方向（垂直V、水平 H、轴向 A）的速度波形（2-1k），如图 2～图4所示，限于篇幅，其他测点图形略。从频谱图上看，振动频率均以基频信号（25 Hz）为主要特征，伴随有2和3阶频率成分，数值很小，高频成分没有。

从图2～图4曲线观察及数据对比，罗茨风机轴承振动以25 Hz基频最大，无高频振动成分，并且振动以基频为主，依据上述风机类旋转设备运行中振动的原因分类来看，叶轮存在不平衡的可能很大，虽说垂直方向振动值也超标，但在前期多次对风机和电机底脚固定螺栓进行紧固，可以排除底脚固定螺栓松动引起振动的主要原因。

图3 罗茨风机F1测点水平方向的振动值

图4 罗茨风机F1测点垂直方向的振动值

3 罗茨风机振动处理

联系修理厂家技术人员现场指导，对存在的问题进行分析，认为风机振动确实是叶轮不平衡引起的。将风机返回原修理厂家后解体检查，发现叶轮腔内进入大量粉料，运行时引起风机不平衡。厂家修理人员对集料处理干净后，再次进行动平衡试验，罗茨风机运行平稳。重新安装在多功能天车上再次试车，上述各测点的振动值大幅降低（检测振动数据见表3），振动值均在标准范围内，设备运行平稳。

表3 风机振动有效值

4 结束语

通过应用RH801频谱监测诊断技术，很好地解决了焙烧多功能天车吸料系统中罗茨风机的振动问题，确保设备的平稳运行。频谱分析是设备故障诊断中用的最广泛的信号处理方法，科学、先进，判断准确，通过对设备运行状态的检测和数据分析，为设备的预知维修提供了理论依据和数据支持。同时，通过理论和实践的结合，不断提高了点检人员的业务技能和设备故障判断的水平。