某螺杆式空压机异常振动的故障分析与研究

赵 翔 蔡 舸 邵 寅

(无锡市计量测试院 江苏无锡 214101)

螺杆式空压机为工业和车间应用生产过程提供可靠的优质压缩空气，是长期需要恒压的用户的理想选择[1]。某螺杆式空压机配套电机采用重载齿轮组设计，电机前端喷油冷却，转子驱动端轴承温度更低、寿命更长。但在应用过程中出现其电机振动大，现结合现场测量的电机轴伸端和非轴伸端水平、垂直、轴向的速度频谱及包络频谱进行故障诊断分析，验明其故障给出相应的故障处理办法[2]。

一、螺杆式空压机

螺杆式空压机结构[3]见图1所示：

图1 螺杆式空压机结构图

（一）电机概况

轴承：DE NU 215 ECP NDE 6215-2Z/C4VT269

润滑：脂润滑

连接方式：斜齿轮

控制系统：0.4KV供电，星三角启动

（二）电机轴承故障频率

轴承DE端 轴承NDE端

BPFI：509.2Hz BPFI：318.1Hz

BPFO：380.3Hz BPFO：225.5Hz

BSF：333.8Hz BSF：281.7Hz

FTF：21.1Hz FTF：20.5Hz

二、故障诊断

（一）第一阶段：电机DE端、NDE端振动测量

现场采用振动测量分析系统测量的电机轴伸端和非轴伸端水平、垂直、轴向的速度频谱及包络频谱进行故障诊断分析。

图2 电机DE端轴承座水平方向速度波形图

图3 电机DE端轴承座水平方向速度频谱图

图4 电机DE端轴承座水平方向包络谱图

表1 电机DE端轴承座水平方向振动数据

图5 电机DE端轴承座垂直方向速度波形图

图6 电机DE端轴承座垂直方向速度频谱图

图7 电机DE端轴承座垂直方向包络谱图

表2 电机DE端轴承座垂直方向振动数据

图8 电机DE端轴承座轴向速度波形图

图9 电机DE端轴承座轴向速度频谱图

图10 电机DE端轴承座轴向包络谱图

表3 电机DE端轴承座轴向振动数据

图11 电机NDE端轴承座水平方向速度波形图

图12 电机NDE端轴承座水平方向速度频谱图

图13 电机NDE端轴承座水平方向包络谱图

表4 电机NDE端轴承座水平方向振动数据

图14 电机NDE端轴承座垂直方向速度波形图

图15 电机NDE端轴承座垂直方向速度频谱图

图16 电机NDE端轴承座垂直方向包络谱图

表5 电机NDE端轴承座垂直方向振动数据

（二）第二阶段：齿轮箱电机侧振动测量

图17 齿轮箱电机侧水平方向速度波形图

图18 齿轮箱电机侧水平方向速度频谱图

表6 齿轮箱电机侧水平方向振动数据

图20 齿轮箱电机侧垂直方向速度频谱图

表7 齿轮箱电机侧垂直方向振动数据

三、故障诊断及处理

故障诊断：电机为自带齿轮箱结构，电机转频为49.42Hz，在频谱测试中，时域频谱表明电机运行过程中存在冲击，未对比到电机轴承故障频率，未发现轴承松动频谱，电机轴承损坏可能性不大，加速度谱表明轴承润滑良好。在速度谱中看到297Hz存在边带情况，通过查看该机组两只齿轮参数计算啮合频率，速度谱中主要频率为297Hz及倍频为联轴齿轮啮合频率。

故障处理办法：该空压机为新换机头及新电机运行状态，原机头运行八年左右，更换机头及电机后，联轴齿轮未更换，故障原因为齿轮磨损或者偏心运行，经检查电机同机头机械尺寸及更换齿轮后，故障得到消除。