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【摘 要】用HG-8904C振动信号数据采集器对电动机底脚及轴承进行振动信号采集分析,通过振动频率、相位差及振动幅值对电动机存在的底脚松动、滚动轴承间隙过大及转子不平衡等故障进行甄别,确定故障类型和部位,查找故障原因,提出解决措施。
【关键词】给水泵;电机;振动故障
1.问题的出现
锅炉给水泵并联给YG-75/3.82-M1循环流化床等锅炉供水,其中B104#给水泵型号为4ZDG-12,流量46t/h,压力6.0MPa;配用电机为JK113-2轴承型号为NSK 6316C3,转速为2990r/min。
在设备运行中发现4ZDG-12给水泵电机轴承振动突然增大。如果不进行及时处理,将导致电机轴承损坏、抱轴,引起锅炉负荷大幅波动严重影响系统供汽稳定。用VM-63测得4ZD-12给水泵电机负荷侧轴承在水平、垂直和轴向的振动幅值分别为90、75、65μm,电机振动幅值超过企业要求小于50μm的振动标准。
2.原因分析及对策
4ZDG-12给水泵联轴器侧轴承轴向振动良好(振动幅值25μm),电机与水泵联轴器对中正常,表明振动主要由电机侧故障引起。电机底座紧固螺栓垂直方向振动偏大,且振动沿对角线有规律摆动,认为电机底座存在定向振动, 动现象。
停泵检查发现,焊接在振动幅值为38μm处的底脚螺栓下部的紧固压板出现3cm长的裂纹,振动幅值为35μm处的底脚螺栓锁紧螺母紧力不足,二者导致紧固螺栓松动,引起底脚振动沿对角线定向摆动。焊接紧固处理后运行,测得底脚螺栓垂直方向振动幅值降至正常范围;4ZDG-12给水泵电机负荷侧轴承在水平、垂直、轴向的振动幅值分别为52、48、41μm,同处理前比较,虽然振动幅值大幅下降,但水平振动仍超过50μm的企业标准。2月10日用HG-8904C数据采集故障振动系统对4ZDG-12给水泵电机负荷侧轴承进行了振动测量,水平和垂直方向的振动信号频谱见。
电机轴承振动能量主要集中在1倍频(50Hz), 4倍频(197.5Hz)及2倍频(100Hz),同时出现3倍频(147.5 Hz)、8倍频(397.5Hz)等高倍频。根据转子不平衡故障突出表现为1倍频振动幅值大和转子支撑系统连接松动故障的机理与诊断推测, 4ZDG-12给水泵电机因转子不平衡产生基频振动外,还存在配合间隙松动故障。
为确定4ZDG-12给水泵电机是否存在以不平衡故障为主,进一步对电机负荷侧轴承进行基频振动相位测量,测得电机水平方向的基频振动速度7.2mm/s、相位113°,垂直方向的基频振动速度6.5mm/s、相位142°,相位不稳定,二者相位差为29°。虽然电机轴承的基频振动能量占主导,但是电机轴承在水平与垂直方向上的振动相位差为29°,相位不稳定,故振动故障不应以转子不平衡为主。因为不平衡离心力一般将在轴承的水平和垂直方向上产生接近于90°的相位差,且相位稳定;同时电机轴承出现2、3、4、8等倍频成分,且4、2倍频振动能量明显,振动不稳定,认为4ZDG-12给水泵电机存在的主要故障为轴承配合间隙过大。
检修电机轴承发现前后端盖拆卸轻松,电机自由侧轴承外圈表面附着高温碳化黑色物质,电机自由侧轴承端盖的轴承室磨出明显的沟槽,用内径千分尺测量轴承室孔径为170.29mm,轴承外圈与轴承室配合间隙达0.29mm,配合间隙超差过大,而正常的轴承外圈与轴承室的配合公差要求为(170±0.02)mm。这极易引起轴承运行温升急剧上升而烧毁。
对电机轴端盖轴承室进行清洗、刷镀、车削处理后留有0.01mm的过盈量,重新装配后运行,电机轴承水平、垂直、轴向的振动幅分别为17、11、10μm,处理结果达到了要求。
3.结论
定向振动、转子不平衡、滚动轴承间隙大等故障的振动频率主要表现在转速频率及其倍频上,存在着很大的相似性。机座松动、基础共振、机体变形等定向振动在相互垂直的两个方向的相位差一般接近0°或者180°,相位不稳定;而转子固有不平衡、转子弯曲、突然失衡等引起的不平衡在相互垂直两个方向的相位差接近90°,相位较稳定;滚动轴承间隙大的振动频率为转速频率,且高倍频成分明显。排除了转子不平衡和机座松动后,可考虑轴承间隙大的故障。因此,存在两个以上的复合振动故障需要认真的从振动频率、相位差、振动方向、振动部位等多个方面去综合分析判断,才能准确找到故障的部位和原因,提出解决措施。
【参考文献】
［１］李志高.立式多级凝结水泵电机振动大的原因及处理[J].电力安全技术,2009,(04).
［２］左经刚.电机振动异常的识别与诊断[J].上海大中型电机,2009,(03).
［３］毛尚会.循环水泵电机振动大的原因分析[J].江苏电机工程,2008,(01).
［４］罗剑斌,袁立平,张少峰,刘占辉.300MW机组的锅炉给水泵电机振动故障诊断[J].电力安全技术,2009,(05).
［５］陈强,刘君彦.消除大型电机振动的措施[J].水泥技术,2008,(05).
［６］周秀明.电机振动故障诊断方法[J].机械管理开发,2007,(01).
［７］吴义民,李钊.水泵出力及水泵电机振动问题的解决[J].新疆钢铁,2004,(02).
［８］姜丽涛,邱逢涛.WKTA250/1型凝结水精处理泵电机振动偏大故障诊断与处理[J].河北电力技术,2009,(02).
［９］郭灯塔,张海凤.立式电机振动分析[J].电机与控制应用,2007,(06).
［１０］胡大千,寿兵,龚桂华.一台汽动给水泵的振动分析及处理对策[J].江苏电机工程,2007,(03).
【关键词】给水泵;电机;振动故障
1.问题的出现
锅炉给水泵并联给YG-75/3.82-M1循环流化床等锅炉供水,其中B104#给水泵型号为4ZDG-12,流量46t/h,压力6.0MPa;配用电机为JK113-2轴承型号为NSK 6316C3,转速为2990r/min。
在设备运行中发现4ZDG-12给水泵电机轴承振动突然增大。如果不进行及时处理,将导致电机轴承损坏、抱轴,引起锅炉负荷大幅波动严重影响系统供汽稳定。用VM-63测得4ZD-12给水泵电机负荷侧轴承在水平、垂直和轴向的振动幅值分别为90、75、65μm,电机振动幅值超过企业要求小于50μm的振动标准。
2.原因分析及对策
4ZDG-12给水泵联轴器侧轴承轴向振动良好(振动幅值25μm),电机与水泵联轴器对中正常,表明振动主要由电机侧故障引起。电机底座紧固螺栓垂直方向振动偏大,且振动沿对角线有规律摆动,认为电机底座存在定向振动, 动现象。
停泵检查发现,焊接在振动幅值为38μm处的底脚螺栓下部的紧固压板出现3cm长的裂纹,振动幅值为35μm处的底脚螺栓锁紧螺母紧力不足,二者导致紧固螺栓松动,引起底脚振动沿对角线定向摆动。焊接紧固处理后运行,测得底脚螺栓垂直方向振动幅值降至正常范围;4ZDG-12给水泵电机负荷侧轴承在水平、垂直、轴向的振动幅值分别为52、48、41μm,同处理前比较,虽然振动幅值大幅下降,但水平振动仍超过50μm的企业标准。2月10日用HG-8904C数据采集故障振动系统对4ZDG-12给水泵电机负荷侧轴承进行了振动测量,水平和垂直方向的振动信号频谱见。
电机轴承振动能量主要集中在1倍频(50Hz), 4倍频(197.5Hz)及2倍频(100Hz),同时出现3倍频(147.5 Hz)、8倍频(397.5Hz)等高倍频。根据转子不平衡故障突出表现为1倍频振动幅值大和转子支撑系统连接松动故障的机理与诊断推测, 4ZDG-12给水泵电机因转子不平衡产生基频振动外,还存在配合间隙松动故障。
为确定4ZDG-12给水泵电机是否存在以不平衡故障为主,进一步对电机负荷侧轴承进行基频振动相位测量,测得电机水平方向的基频振动速度7.2mm/s、相位113°,垂直方向的基频振动速度6.5mm/s、相位142°,相位不稳定,二者相位差为29°。虽然电机轴承的基频振动能量占主导,但是电机轴承在水平与垂直方向上的振动相位差为29°,相位不稳定,故振动故障不应以转子不平衡为主。因为不平衡离心力一般将在轴承的水平和垂直方向上产生接近于90°的相位差,且相位稳定;同时电机轴承出现2、3、4、8等倍频成分,且4、2倍频振动能量明显,振动不稳定,认为4ZDG-12给水泵电机存在的主要故障为轴承配合间隙过大。
检修电机轴承发现前后端盖拆卸轻松,电机自由侧轴承外圈表面附着高温碳化黑色物质,电机自由侧轴承端盖的轴承室磨出明显的沟槽,用内径千分尺测量轴承室孔径为170.29mm,轴承外圈与轴承室配合间隙达0.29mm,配合间隙超差过大,而正常的轴承外圈与轴承室的配合公差要求为(170±0.02)mm。这极易引起轴承运行温升急剧上升而烧毁。
对电机轴端盖轴承室进行清洗、刷镀、车削处理后留有0.01mm的过盈量,重新装配后运行,电机轴承水平、垂直、轴向的振动幅分别为17、11、10μm,处理结果达到了要求。
3.结论
定向振动、转子不平衡、滚动轴承间隙大等故障的振动频率主要表现在转速频率及其倍频上,存在着很大的相似性。机座松动、基础共振、机体变形等定向振动在相互垂直的两个方向的相位差一般接近0°或者180°,相位不稳定;而转子固有不平衡、转子弯曲、突然失衡等引起的不平衡在相互垂直两个方向的相位差接近90°,相位较稳定;滚动轴承间隙大的振动频率为转速频率,且高倍频成分明显。排除了转子不平衡和机座松动后,可考虑轴承间隙大的故障。因此,存在两个以上的复合振动故障需要认真的从振动频率、相位差、振动方向、振动部位等多个方面去综合分析判断,才能准确找到故障的部位和原因,提出解决措施。
【参考文献】
［１］李志高.立式多级凝结水泵电机振动大的原因及处理[J].电力安全技术,2009,(04).
［２］左经刚.电机振动异常的识别与诊断[J].上海大中型电机,2009,(03).
［３］毛尚会.循环水泵电机振动大的原因分析[J].江苏电机工程,2008,(01).
［４］罗剑斌,袁立平,张少峰,刘占辉.300MW机组的锅炉给水泵电机振动故障诊断[J].电力安全技术,2009,(05).
［５］陈强,刘君彦.消除大型电机振动的措施[J].水泥技术,2008,(05).
［６］周秀明.电机振动故障诊断方法[J].机械管理开发,2007,(01).
［７］吴义民,李钊.水泵出力及水泵电机振动问题的解决[J].新疆钢铁,2004,(02).
［８］姜丽涛,邱逢涛.WKTA250/1型凝结水精处理泵电机振动偏大故障诊断与处理[J].河北电力技术,2009,(02).
［９］郭灯塔,张海凤.立式电机振动分析[J].电机与控制应用,2007,(06).
［１０］胡大千,寿兵,龚桂华.一台汽动给水泵的振动分析及处理对策[J].江苏电机工程,2007,(03).