HY-106C檢測(cè)儀在風(fēng)機(jī)故障診斷及處理中的應(yīng)用

武 晶，肖國亮，鐘雪兵

HY-106C檢測(cè)儀在風(fēng)機(jī)故障診斷及處理中的應(yīng)用

武 晶，肖國亮，鐘雪兵

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司，新疆烏魯木齊830022）

在設(shè)備正常運(yùn)行過程中，利用HY-106C檢測(cè)儀跟蹤燒結(jié)上料風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)設(shè)備振動(dòng)進(jìn)行時(shí)域和頻譜分析，診斷電機(jī)和風(fēng)機(jī)的運(yùn)行故障，并利用檢測(cè)儀的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡功能，對(duì)設(shè)備不平衡故障進(jìn)行處理，更加有效利用HY-106C各項(xiàng)功能，以到達(dá)發(fā)現(xiàn)故障并解決故障的目的。

風(fēng)機(jī);故障診斷;現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡

1 前言

八鋼公司在多年實(shí)踐的基礎(chǔ)上，通過開展設(shè)備可靠性理論和檢修模型研究，有機(jī)融合檢測(cè)診斷技術(shù)手段與日常點(diǎn)檢維護(hù)方法，采用華陽HY-106C檢測(cè)儀對(duì)設(shè)備的H（水平徑向）、V（垂直徑向）、A（軸向）振動(dòng)、軸承溫度、加速度等參數(shù)進(jìn)行周期監(jiān)測(cè)。通過對(duì)所測(cè)得數(shù)據(jù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行分析，可以判定設(shè)備是否出現(xiàn)異常，避免設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。此外檢測(cè)儀還可以和PC連接，將測(cè)得的數(shù)據(jù)錄入PMS管理系統(tǒng)中，對(duì)所測(cè)得的時(shí)域波形和頻譜圖進(jìn)行分析，通過對(duì)比歷史數(shù)據(jù)，查看瀑布圖，可進(jìn)一步細(xì)化故障原因及部位，從而有針對(duì)性地組織檢修。同時(shí)HY-106C還具有現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校驗(yàn)功能，可以通過對(duì)風(fēng)機(jī)、電機(jī)等設(shè)備的轉(zhuǎn)子進(jìn)行在線動(dòng)平衡校驗(yàn)。目前已將HY-106C診斷及處理不平衡故障這一技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。本文選用八鋼南疆公司上料風(fēng)機(jī)作為案例，介紹如何發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備故障，并提高了設(shè)備檢修效率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 設(shè)備簡(jiǎn)介

八鋼南疆公司燒結(jié)上料風(fēng)機(jī)機(jī)組由電機(jī)和風(fēng)機(jī)組成，設(shè)備結(jié)構(gòu)分布，如圖1所示。電機(jī)的型號(hào)：YXKK710-8W，轉(zhuǎn)速：745 r/min，額定功率：1600 kW，基礎(chǔ)為剛性硬支撐。風(fēng)機(jī)的型號(hào)：Y4-7331F，流量：720000 m3/h，全壓：5.5 kPa。該機(jī)組于2013年投入使用，運(yùn)行半年后振動(dòng)幅值逐漸上升，到2014年7月，該機(jī)組電機(jī)水平振動(dòng)幅值達(dá)到6.1 mm/s，風(fēng)機(jī)的水平方向振動(dòng)幅值達(dá)到5.2 mm/s，已超出設(shè)定的報(bào)警值。故于7月30日利用定修機(jī)會(huì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校驗(yàn)。

圖1 上料風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)分布圖

3 故障分析

3.1 設(shè)備振動(dòng)對(duì)比分析

由表1中的振動(dòng)數(shù)據(jù)看(采集時(shí)間為2014年7月7日)，電機(jī)前后測(cè)點(diǎn)、風(fēng)機(jī)負(fù)荷端水平振動(dòng)幅值都超出設(shè)備正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)（4.5mm/s）。

表1 上料風(fēng)機(jī)檢修前各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)幅值mm/s

接下來對(duì)電機(jī)及風(fēng)機(jī)的頻譜圖分析（見圖2~ 5），以此來做出最終故障判斷。

3.2 設(shè)備頻譜及時(shí)域波形分析

(1)電機(jī)側(cè)

圖2 電機(jī)負(fù)荷端（2H）頻譜圖

圖3 電機(jī)負(fù)荷端（2H）時(shí)域波形

由電機(jī)負(fù)荷端（2號(hào)點(diǎn)）水平方向的頻譜圖和時(shí)域波形可發(fā)現(xiàn)，其振動(dòng)幅值的最大值出現(xiàn)在頻率12.5 Hz，為電機(jī)轉(zhuǎn)頻，其他故障頻率不明顯；在時(shí)域波形中，波形有摩擦現(xiàn)象，從整體趨勢(shì)看，類似于正弦波形,故診斷為不平衡故障，但電機(jī)運(yùn)行和溫度一直相對(duì)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)子變形及偏重可能性較小，不易出現(xiàn)不平衡故障。我們接下來對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行頻譜分析，以進(jìn)一步確認(rèn)故障點(diǎn)。

（2）風(fēng)機(jī)側(cè)

圖4 風(fēng)機(jī)負(fù)荷端（3H）頻譜圖

圖5 風(fēng)機(jī)負(fù)荷端（3H）時(shí)域波形

同電機(jī)側(cè)基本相同，頻譜圖中出現(xiàn)的故障頻率為12.5 Hz，為設(shè)備轉(zhuǎn)頻，其他倍頻不明顯，故初步診斷為轉(zhuǎn)子不平衡故障。根據(jù)該類型風(fēng)機(jī)相關(guān)歷史數(shù)據(jù)及表1中數(shù)據(jù)，不平衡故障會(huì)引起其水平出現(xiàn)較大基頻振動(dòng)，垂直方向和軸向相對(duì)較小，這就進(jìn)一步驗(yàn)證為不平衡故障。

從機(jī)組中電機(jī)與風(fēng)機(jī)振動(dòng)看，電機(jī)振動(dòng)相比還偏大，但考慮設(shè)備工況和進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校驗(yàn)的可操作性，尤其是風(fēng)機(jī)及電機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，相對(duì)而言風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子更容易出現(xiàn)不平衡故障，故決定以風(fēng)機(jī)負(fù)荷側(cè)為基準(zhǔn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校驗(yàn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡

4.1 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡原理

現(xiàn)場(chǎng)最常用影響系數(shù)法來處理風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡故障。在失衡轉(zhuǎn)子的某一相位倩上試加重量Q,測(cè)得加重后的振動(dòng)位移矢量A1,原始振動(dòng)位移為矢量A0,根據(jù)加減前后計(jì)算出振動(dòng)變化矢量M,即矢量M=矢量A1-矢量A0與試加重Q求得影響系數(shù)K,去試加重Q后,求得校正矢量P=-矢量A0/K.此方法需要通過計(jì)算才能獲得校正質(zhì)量結(jié)果。

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)振動(dòng)異常確認(rèn)是由于不平衡造成時(shí),我們常用簡(jiǎn)易矢量圖平衡法來解決風(fēng)機(jī)平衡問題。該方法操作簡(jiǎn)單,準(zhǔn)確可靠,在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了良好的效果。具體操作方法如下:

1)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)并測(cè)量原始振動(dòng)矢量A,并將此矢量畫在極坐標(biāo)上;

2)安裝試配重T,并畫出加試配重后產(chǎn)生的振動(dòng)矢量B;

3)矢量A是原始不平衡產(chǎn)生的振動(dòng),矢量B是原始不平衡和試加質(zhì)量共同作用產(chǎn)生的振動(dòng),則由試配重引起的振動(dòng)為矢量C=矢量B-矢量A。由矢量三角形的法則,在極坐標(biāo)圖上得出矢量C;

4)確定校正質(zhì)量,為方便分析,將矢量C起點(diǎn)移至坐標(biāo)原點(diǎn).為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的完全平衡,由校正質(zhì)量矢量W產(chǎn)生的振動(dòng)矢量,應(yīng)該與矢量A大小相等,方向相反.振幅與不平衡量成正比,校正質(zhì)量的大小按照如下方法確定W=A伊T/C;

5)矢量C轉(zhuǎn)向角度θ才能與矢量A方向相反,所以校正質(zhì)量矢量W也應(yīng)該以試配重矢量T為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度,才能消除風(fēng)機(jī)振動(dòng).矢量圖平衡法原理如圖6所示。

圖6 矢量圖平衡法原理圖

4.2 應(yīng)用矢量圖法對(duì)燒結(jié)上料風(fēng)機(jī)平衡處理

矢量圖法通過畫出矢量圖,再加以簡(jiǎn)單的計(jì)算,直觀易懂且準(zhǔn)確性高。通過對(duì)燒結(jié)上料風(fēng)機(jī)的動(dòng)平衡校驗(yàn),由于該風(fēng)機(jī)的水平振動(dòng)較大,我們選用風(fēng)機(jī)的振動(dòng)測(cè)試位置及鍵相器位置都在風(fēng)機(jī)4#點(diǎn)水平方向。測(cè)得的原始振幅(110滋m)和相位倩(176毅)。在鍵相器位置及振動(dòng)傳感器的位置都保持不變的情況下,加試配重（310g蟻270毅）后開機(jī),測(cè)得的振幅(71滋m)和相位倩(131毅)，儀器提示在310毅，加429g。同時(shí)通過簡(jiǎn)易矢量法我們也可算出，相位在310毅，加配重437 g，與儀器提示十分接近，進(jìn)一步確認(rèn)了不平衡點(diǎn)相位及偏重大小。最終決定在310毅位置加配重400 g，振動(dòng)速度值下降到2.0 mm/s以內(nèi)，已滿足設(shè)備正常運(yùn)行條件。校驗(yàn)后的振動(dòng)幅值如表2所示(采集時(shí)間為2014年7月30日)。

表2 上料風(fēng)機(jī)檢修后各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)幅值

5 結(jié)語

通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行中的振動(dòng)情況進(jìn)行跟蹤分析，可以確定設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，是進(jìn)行設(shè)備零故障管理的一個(gè)理論基礎(chǔ)，我們?cè)谠O(shè)備的日常維護(hù)中采用HY-106C檢測(cè)儀對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，從而掌握了機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；在案例中電機(jī)的振動(dòng)幅值比風(fēng)機(jī)還大，但可以確定為不平衡故障，充分考慮故障發(fā)生原因，通過診斷分析以及最終利用華陽HY-106C檢測(cè)儀和HY-441LP轉(zhuǎn)速表配合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校驗(yàn)的實(shí)施，解決了設(shè)備故障，進(jìn)一步延伸檢測(cè)儀的應(yīng)用，最終保障了設(shè)備的正常運(yùn)行。

將數(shù)學(xué)矢量法和HY-106C檢測(cè)儀顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合，能保證動(dòng)平衡校驗(yàn)更高效、準(zhǔn)確，也有利于對(duì)校驗(yàn)原理進(jìn)行充分理解。同時(shí)設(shè)備運(yùn)行及歷史檢修數(shù)據(jù)積累是一個(gè)十分重要的基礎(chǔ)工作。

[1]韓捷,旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障機(jī)理及診斷技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1997.

[2]林英志,設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社,2007.

[3]安勝利,楊黎明,轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

[4]邵澤波,王海波.風(fēng)機(jī)維修手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2010.

[5]高志強(qiáng),簡(jiǎn)易矢量圖法在現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的應(yīng)用[J].風(fēng)機(jī)技術(shù).2013（06）.

Application of HY-106C Detector in Diagnosis and Treatment of Blower Faults

Wu Jing,Xiao Guoliang,Zhong Xuebing

（Bayi Iron and Steel Co.of Baoshan Iron and Steel Group;Urumqi,Xinjiang 830022,China)

HY-106C detector was used to track the operation condition of the air blowers for sinter burden charging during normal system operation.Equipment vibration was analyzed in time domain and frequency spectrum to diagnose the operative faults of motors and fans,and using the field dynamic balancing function of the detectorto treat the imbalance faults of equipment,thus more effectively utilizing the functions of HY-106C to achieve the goal of discovering and solving system faults.

blower;fault diagnosis;field balancing

TM307

B

1006-6764（2014）10-0048-03

2014-08-21

武晶（1984-）,女,2007年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué),助理工程師,現(xiàn)從事設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作。