高速旋转机械的频谱分析

摘要：介绍了氧气厂2#DA350空压机组、干熄焦循环主风机、辅风机等振动故障的诊断及处理方法。总结了应用先进的设备故障诊断技术的重要性。

一、前言
我公司绝大多数关键设备为旋转机械设备，如各类风机、空压机、大型电机等。设备的日常维护和安装调试过程中，经常遇到因剧烈振动而无法正常生产的情况，而振动的原因错综复杂，仅靠耳听、手摸的原始方法，很难全面准确的分析判断故障的原因。采用先进的设备状态检测和故障诊断技术，通过振动检测掌握各类设备在一定时期的运行状态，为从事设备维护、安装、调试的工程技术人员提供一套完整的设备运行状态资料，根据这些资料进行数据分析，可以准确的分析判断故障原因，缩短检修工期，合理的安排关键设备的预防维修计划，从而避免因突发性设备故障而造成的经济损失，确保产生的顺利进行。

二、采用故障诊断技术处理设备故障的几个实例
1．氧气厂2#DA350-61型空压机组振动故障的处理
氧气厂DA350～61型空压机是制氧机的动力设备，机组进行是否正常，直接关系到diyi炼钢厂的生产，是总公司的关键设备。
1999年4月份，该机组借diyi炼钢厂停产机会，解体大修，组装后试车时，机组振动超标，无法正常运行，严重影响检修工期。如解体检查至少需要3天的时间，况且对能否检查到故障点也没有十分把握。于是我们利用NG-8902多通道数据采集故障诊断系统，对该机组进行了全面的测试。
（1）空压机组的测点布置如图1所示。

（2）机组的测试情况（取振动值Zda的方向）见表1

由表1可见，1#、2#、3#、4#、5#、6#测点，振动情况良好。7#、8#测点振动速度超标，8#测点振值8.25mm/s，严重超标，7#、8#测点的轴向振动谱图如图2、图3。

又测量了7#、8#测点的振动加速度，见表2（取振动值Zda的方向）。

根据以上的振动测量及频谱图分析，空压机组的振动故障分析如下：3#、4#、5#、6#测点振动速度良好，说明大小齿轮运行状态正常，振源不在大小齿轮处。振速Zda值发生在7#、8#测点处，故障频率为146Hz，其对应的转速为146×60=8760r/min,振动频率特征基本是工频振动,说明振源在7#、8#测点处，其原因可能是风机转子高速动平衡不良，因为虽然低速动平衡已校验平衡良好，但高速下动平衡不一定满足。7#、8#测点的振动加速明显增大，故障能量集中的高频区域2625Hz，说明风机零部件可能被惯性力破坏，如转子了出现裂纹、叶片腐蚀有掉块等。于是我们打开风机大盖，仔细检查风机转子、叶片、轴等部件。检查情况与我们的诊断基本一致，故障点为风机转子叶片根部有一约40mm长的裂纹，重新更换了风机转子，投运后运行正常。

2．干熄焦循环风机振动故障的处理
总公司干熄焦工程是国家经贸委节能示范项目，1999年2月份，干熄焦工程试车过程中，发现1#、2#循环风机振动严重，无法正常运行，严重影响工程的进度。
风机的主要技术参数：介质温度180-200℃,主风机风量195000m3/h,辅风机风量17000m3/h,主风机风压8250Pa,辅风机风压6500Pa,主风机电P=800kW,n=1500r/min,辅风机电机P=630kW,n=1500r/min.
利用HG-8902多通道数据采集故障诊断系统,现场进行了振动测量,分析故障原因.1#循环风机初始振动频谱图见图6.

由图6可以看出,其振动频率单一,在工频处有一Zda峰值为21.89mm/s.属于明显的不平衡故障.于是利用现场动平衡软件包,在现场进行转子做动平衡校验.现场处理后的振动频谱见图7所示.

由图7可以看出振动幅值明显减少,投运后,至今运行正常.
2#辅风机振动频谱图见图8

由图8可见,二倍频处有一轴向振动峰值为12.97mm/s,分析振动原因,应是机组ZX对不良.于是重新调整了机组ZX,投运后,机组运行正常.

三、结束语
通过以上几个机组的故障诊断及处理的实例，主要有以下几点收获：
1.科学应用设备故障诊断技术，采用先进的多通道数据采集诊断系统，可以准确分析振动原因，制定科学合理的故障处理方案，尽快消除设备故障，可为企业创造大量的经济效益。
2.多通道数据采集故障诊断系统的转子现场平衡软件包，为我们提供了很大的方便，不但缩短了检修工期，还确保了ZD工程的工程质量，为企业赢得了时间，创造了效益。
3.目前，大部分企业主要设备还是采用计划检修，如果科学利用设备故障诊断技术，并根据诊断结果有针对性的制定检修方案，提前做好备品、备件准备，检修时有的方矢，可减少检修时间，提高检修质量。

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