轉動設備振動狀態在線監測系統案例分析

王洪奎，趙永江

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北唐山 063200）

1 系統簡介

能源與環境部轉動設備振動狀態在線監測和故障診斷系統于2012年正式投入使用。該系統使用法國01db 公司振動在線監測系統，該系統是以XPR300 網路化設備狀態監測及故障診斷系統為主體，即法國01db 網絡化XPR300 設備狀態監測及故障診斷軟件/Oracle 數據庫軟件和數據采集系統組成。在線監測系統主要監測關鍵大型轉動設備的振動情況，目前已覆蓋高爐鼓風機、制氧空壓機、進氣氮壓機、循環氮壓機、供風空壓機、300 MW 熱電機組、燃氣煤氣加壓機等62 臺機組322 個測點。通過利用振動趨勢、頻譜圖、時域波形圖及軸心軌跡圖等分析手段，對在線監測數據進行處理和分析，發現設備異常及時通知相關不，不部門處理，避免非計劃停機造成的不必要損失。

2 案例分析

轉動設備振動狀態在線監測和故障診斷系統已投入使用6年，在此期間，對所覆蓋設備的振動狀態進行長期監控并利用配套分析軟件對相關數據進行初步分析和診斷，發現了不少設備隱患，在故障診斷方面也取得了一定的進步。6年多時間里共發現設備振動異常變化1000 余次，發現并處理設備隱患200 余次。

2.1 燃氣作業區轉爐煤氣加壓站2#機振動值大問題處理

轉爐煤氣加壓機采用D900-11 型單向進氣單級離心式鼓風機，專供壓縮輸送轉爐煤氣使用，轉子呈簡支梁型。在線監測系統對加壓機的振動情況監測有2 個測點，分別位于鼓風機驅動端軸承處機殼垂直方向（F1Y）和非驅動端軸承處機殼垂直方向（F2Y），采用加速度傳感器，測量結果為振動速度值。機組正常運行轉速為2985 r/min，振動預警值2.8 mm/s，報警值4.5 mm/s，連鎖停機值7.1 mm/s。

2018年3月7日，2#轉爐煤氣加壓機啟機運行，鼓風機驅動端垂直殼振F1Y 和非驅動端垂直殼振F2Y 振動速度值分別為0.28 mm/s 和0.376 mm/s，機組運行狀態很好；運行至3月13日，兩測點振動值比較平穩，呈緩慢上升趨勢，但振動值不大；自3月13日起，F2Y 測點振動呈快速上漲趨勢，運行至3月26日時，F2Y 測點振動值上升至3.98 mm/s，接近報警值4.5 mm/s，振動趨勢見圖1。

圖1 轉爐煤氣加壓站2#機振動趨勢

利用在線監測系統對轉爐煤氣加壓站2#機振動大問題進行故障分析，圖2 為2018年3月13日和3月26日F2Y 測點振動頻譜對比圖，圖中顯示F2Y 測點1 倍頻振動值由0.54 mm/s 上升至3.71 mm/s。由頻譜對比圖可見，兩測點振動分量主要為1 倍頻，同時有很小的諧波，且振動通頻值增大的主要成分為1 倍頻。

圖2 轉爐煤氣加壓站2#機F2Y 振動頻譜對比

圖3 為2018年3月13日和3月26日F2Y 測點振動時域波形對比圖，由圖可見，F2Y 測點振動時域波形在一個周期內為典型的正弦波，故障狀態下的時域波形較正常運行狀態下的時域波形振幅明顯增大。根據通頻振動值是隨著時間的推移緩慢爬升的特點和以往的經驗，判定該機組振動大是由于轉子積灰嚴重，造成轉子不平衡故障引起，且振動值已接近報警值，同以往停機檢修前振動值相近，故及時通知相關部門，建議盡快停機檢修，轉子清理并做動平衡，避免發生跳機故障。

2018年3月26日停機，對2#機進行了解體檢修，發現葉輪、擴壓器和殼體表面積灰嚴重，對轉子、擴壓器和殼體進行除垢，并對轉子做動平衡。檢修后，振動值明顯下降，F1Y 和F2Y兩測點振動值分別為0.28 mm/s 和0.41 mm/s，檢修效果明顯，避免了非計劃停機。

2.2 燃氣作業區5#高爐煤氣加壓機開機振動大問題處理

燃氣作業區5#高爐煤氣加壓機振動測點為風機兩側軸承垂直方向，共2 個測點，均為殼振信號。2013年2月27日晚燃氣作業區5#高爐煤氣加壓機開機振動高，停機。針對上述情況，28日對在線監測系統5#高爐煤氣加壓機27日晚振動數據進行分析。振動趨勢見圖4。

圖3 轉爐煤氣加壓站2#機F2Y 時域波形對比

圖4 5#高爐煤氣加壓機振動趨勢

由圖4 可見，2月27日之前加壓機一直處于停機備用狀態，2月27日16：14 開機，振動為1.56 mm/s，在可接受范圍內，但接下來幾個小時內，振動值迅速上升，最高達到8.13 mm/s，機組停機。

圖5 5#高爐煤氣加壓機風機驅動端振動頻譜

圖6 5#高爐煤氣加壓機風機驅動端振動時域波形

振動頻譜圖（圖5）顯示，頻率連續分布，成分豐富；且在突出的頻率成分中，有1 倍頻、2 倍頻、3 倍頻等諧波成分；振動時域波形（圖6）顯示，振動信號波峰多，波形毛糙、不穩定，且有削波現象，懷疑存在嚴重的碰磨現象。開蓋檢修后發現的確如此，推力瓦磨損嚴重。后經檢修恢復正常。

3 結束語

通過對轉氣2#機和高氣5#機振動大問題處理故障案例的分析，證明轉動設備振動狀態在線監測和故障診斷在轉動設備的管理中的重要。該系統能指導監測診斷人員及時掌握設備運行狀態，發現設備異常，找到故障原因，從而有計劃地實施檢修，避免非計劃停機造成損失。