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风机基础刚度差的振动机理和诊断方法

发布时间:2018-03-06 04:20:24   浏览次数:529


        风机是一种典型的旋转机械,是工矿企业的关键设备。尤其是大中型风机振动比较强烈,振动原因复杂,振动故障会影响全厂生产设备的正常运行。 风机故障常从振动状态上体现出来。

  总体来说风机振动故障产生于4个方面:电机、风机本身、基础和风管 。

在振动诊断过程中,机器内部的缺陷引起的振动就是故障振动分析的信息源 。机械系统的振动响应中包含什么频率成分,必然有与之相应的同频激振源。一个或几个频率分量的幅值增大,必然是相对应的激振力的幅值增大而引起的。通过机器表面部件的振动测量与分析监测机器内部的运转情况,并预测和诊断机器的工作状态。

机械故障诊断一般有 3 个过程:首先是故障信号的获取;其次是提取故障特征;最后是模式识别和故障诊断。其中最关键的是提取故障信号的特征。

1  旋转机械基础刚度差的振动机理现场设备一般都要安装在由水泥地板和钢板支架构成的专用基础上(见图1)。旋转机械的主要功能是由旋转动作完成,主要部件是转子。基础刚度不足的设备其振动频谱一般仅出现工频 ( 机器转子的旋转频率 ) 。这是因为:从振动机理分析,任何转子系统总会有少量的质量不平衡,该不平衡会引起振动,基础刚度不足只是加剧了该不平衡所引起的振动幅度,而其本身并不会引起任何振动。一般的机械振动系统都可以简化为由惯性元件(m)、弹性元件(k)和阻尼元件(c)组成的系统。转子系统作了简化之后基本上能说明转子振动的基本特性  。转子系统简化力学模型如图 2 所示。 转子系统简化为质量为M的柱状转子放在无质量的弹性转轴上,转轴中心为O,转子几何中心为 O,,不平衡质量为 m,集中于点 P,偏心距为 e=PO, ,由于转子质量使转轴弯曲变形产生的挠度为 r=OO , ,C为系统阻尼系数, K为支承刚度系数。    

    

2 诊断实例分析
金川公司某收尘风机现场振动大,对其进行了诊断分析。
2.1 数据采集系统和振动测点布置
现场测试采用上海东昊DH5920数据采集器、DH185ICP型加速度传感器。旋转机器的基本负荷和转轴上的离心力都是通过轴承传递的,转轴上零件的故障信息都是传递到轴承上。因此选取风机和电机两端轴承为振动测试点。在选取测点时还应考虑到传感器安装方便、安装面的光滑。现场振动测试的4个测点布置见图1。 
2.2  振动信号分析和诊断
主要测试结果:风机稳定运行时,风机侧水平振动烈度1.5mm/s;垂直振动烈度1.6mm/s;电机处水平和垂直振动波形均近似为正弦波;水平方向振动烈度4.0mm/s;垂直方向振动速度时域波形如图3所示,振动烈度达到了10.9mm/s,按ISO2372已经接近危险值。电机垂直方向振速频谱分析如图4所示,谐波能量明显集中于工频,频率为16.3Hz。

 

 

  由于其它测点无异常振动,结合基础刚度差的振动信号典型特征可知:电机垂直刚度不足。建议加强基础的刚度 , 可在底座钢板下面用槽钢焊接加固,经处理后风机运行良好。

3  结论

(1)判断基础刚度差的两个典型振动故障特征:振动频率为工频,振动时域波形为正弦波;垂直方向振动速度异常。以上两点是区别于其它工频振动的重要特征。
(2)提出的诊断方法可有效地诊断 出其它旋转机械基础刚度差的故 障隐患。

   

 

 

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