不對中故障診斷

申大勇

（錦州石化公司設(shè)備研究所，遼寧 錦州 121001）

一、轉(zhuǎn)子不對中主要形式及故障特征

1.主要形式

轉(zhuǎn)子不對中主要形式包括兩種。一是轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的聯(lián)接不對中，這主要反映在聯(lián)軸節(jié)的對中程度上，它既可在水平方向也可在垂直方向。不對中偏差包括角度不對中和平行不對中，實際上偏差往往在兩個方向上同時存在。二是轉(zhuǎn)子軸頸在軸承或軸瓦中的安裝不對中，即指軸承安裝歪斜、軸瓦徑向間隙大。兩種對中問題相互聯(lián)系，任何一種形式的靜態(tài)或動態(tài)對中不良均會引起機器振動。

2.故障特征

角不對中產(chǎn)生較大的軸向振動，頻譜成分為一倍頻和二倍頻，還常見一倍頻、二倍頻和三倍頻都占優(yōu)勢的情況。平行不對中的振動特性類似角不對中，但徑向振動較大。頻譜中二倍頻較大，常常超過一倍頻，這與聯(lián)軸節(jié)結(jié)構(gòu)類型有關(guān)。軸承不對中將產(chǎn)生一倍頻、二倍頻軸向振動，通過對中無法消除振動。

二、診斷實例

在現(xiàn)場使用dataPAC1500數(shù)據(jù)采集器采集原始數(shù)據(jù)，采用相對振動測試方法：氣壓機組轉(zhuǎn)子—電渦流傳感器—BENTLY3300二次儀表—數(shù)據(jù)采集器—PM軟件—計算機，組成預(yù)測維修系統(tǒng)進行振動故障診斷。

錦州石化股份有限公司一催化裂化裝置，該機組由兩部分組成，汽輪機驅(qū)動離心壓縮機。機組測點布置圖如圖1所示。

1.故障特點

2006年5月氣壓機組大修后開車一直平穩(wěn)，7月12日機組的BENTLY振動保護表幅值突然增加，汽輪機各點報警，但機殼上的振動沒有明顯變化。汽輪機故障報警值為45μm，停車報警值為75μm。各點的振動幅值見表1。7月12日測得C點、D點垂直方向譜圖分別見圖2、圖3。圖中光標(biāo)處所對應(yīng)的頻率為工頻轉(zhuǎn)速110Hz，其幅值分別為43.57μm、70μm，都是工頻占主導(dǎo)且總幅值均已超標(biāo)。在C點聯(lián)軸節(jié)處測得的機組軸心軌跡變化起伏較大，呈“8”字型，為典型的不對中信息。說明該處齒型聯(lián)軸節(jié)存在不對中問題。

表1 汽輪機軸振動值通頻幅值 μm

2.故障診斷及處理措施

（1） 故障診斷

根據(jù)上述振動特點和振動頻譜特征分析得出以下結(jié)論：①雖然汽輪機各點報警，但汽輪機轉(zhuǎn)子已做過動平衡，因此汽輪機轉(zhuǎn)子不存在動平衡問題；②機組故障不是發(fā)生在汽輪機和離心壓縮機上，而是發(fā)生在齒輪聯(lián)軸節(jié)處；③汽輪機軸瓦振動的工頻分量過大，表明軸瓦間隙過大；④聯(lián)軸節(jié)處對中不好；⑤齒輪聯(lián)軸節(jié)處的螺栓可能有斷裂，使不平衡量增加，振動突然加大。

綜合上述分析結(jié)果，認為汽輪機二次表振動突然報警是由于齒輪聯(lián)軸節(jié)處有螺栓斷裂。為了不影響生產(chǎn)，減小因設(shè)備搶修所帶來的損失，機組在加密采集數(shù)據(jù)情況下繼續(xù)運行。機組經(jīng)過一段時間的帶故障運行，二次表和機殼上的振動都呈上升趨勢。測得汽壓機組聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)軸心軌跡圖都呈“8”字型，聯(lián)軸節(jié)處對中趨于惡化。頻譜圖只有工頻分量增加，說明不平衡量正在加大，應(yīng)停車檢修。

（2） 故障原因

8月13日汽壓機組檢修，發(fā)現(xiàn)齒輪聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)已有五個螺栓斷裂，這是引起振動過大的主要原因，同時汽輪機軸瓦有磨損。機組在對中不良的情況下運行，由于螺栓預(yù)緊力過大，螺栓受到剪切力的作用，因此發(fā)生斷裂。齒輪聯(lián)軸節(jié)處的螺栓斷裂又影響了轉(zhuǎn)子的動平衡，從而使機組振動突然加大。另外，軸瓦間隙過大也是引起振動加大的原因。

（3） 處理措施

檢修時對齒輪聯(lián)軸節(jié)的螺栓孔外沿進行了倒圓處理。并調(diào)整了汽輪機的軸瓦間隙，軸瓦間隙由原來的130μm調(diào)整到100μm。

8月19日機組一次開車成功，各點振動位移變化都在正常范圍之內(nèi)，運行一直平穩(wěn)。2008年大修時把齒式聯(lián)軸節(jié)改換成金屬疊片式聯(lián)軸節(jié)，運行至今沒有出現(xiàn)非計劃停車，實現(xiàn)了大機組的長周期運行。