空壓機電機故障診斷及現場動平衡應用

代琳娜　孫光中　王洪奎

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北　唐山　063200）

空壓機電機故障診斷及現場動平衡應用

代琳娜孫光中王洪奎

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北唐山063200）

制氧空壓機電機檢修后振動超標，通過現場振動監測和故障診斷，確認為電機轉子存在不平衡現象。由于檢修時間緊，采取現場動平衡的方法，降低振動值，滿足了現場長時間運行的要求。

振動；故障診斷；現場動平衡

某鋼鐵廠制氧空壓機為單軸、離心式壓縮機，操作介質為空氣，額定轉速4398r/min，齒輪傳動同電機相連，電機轉速1500r/min。機組結構及振動測點分布如圖1所示。

圖1　制氧空壓機結構及振動測點分布示意圖

該空壓機電機自2009年開始投運以來，電機驅動端振動一直接近高限制。2014年11月空壓機組大修后試車，電機振動如前。后因其他原因更換電氣模塊停機8h后，再開機電機驅動端振動值高達150μm，嚴重超標，機組跳機。隨后使用離線振動數據采集儀器進行精確測量和故障分析。

一、空壓機電機振動監測和故障診斷

1.幅值特征

2014年11月11日晚8:00，使用Bently 408數據采集器對空壓機組的啟停機振動狀態進行了振動監測，振動趨勢如圖2。由圖2 可見，在空壓機組啟動后，隨著轉速的增大，電機振動幅值也是不斷增大，尤其以電機驅動端X方向增幅最大，振動幅值最高達到了150μm，嚴重超過機組運行報警值

2.頻率特征

以電機驅動端X方向測點進行分析，振動頻譜圖如圖3。由圖可見諧波能量集中于基頻，2倍頻及其他倍頻非常小，甚至沒有。對比基頻和通頻，基頻振動值138μm，超過了通頻幅值150μm的80%，這是轉子不平衡的典型特征。同時也看不出明顯的半頻及低頻分量，說明不存在動靜部件機械碰磨、松動等。

3.時域特征

圖4所示為電機驅動端X方向測點時域波形圖，由圖可見，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時域波形振幅增大。

通過以上數據分析，基本確定電機振動大是轉子存在不平衡造成的。決定立即實施現場動平衡解決故障。

二、現場動平衡

此次采用西北工業大學旋轉機械狀態監測與故障診斷系統CAMD6200對該空壓機電機實施現場動平衡。該電機的實際轉速為1500r/min，低于第一臨界轉速，確認為剛性轉子，并且該機組運行在固定轉速、固定載荷上，符合單面動平衡要求。

圖2　空壓機組啟機過程各振動測點振動趨勢圖

圖3　電機驅動端X方向測點振動頻譜圖

1.準備工作

（1） 準備稱量器具、切割工具、試重及平衡塊材料。

（2）在電機軸頸外露部分任一位置順軸向貼一長條反光片，其余部分涂黑。

（3）連接振動傳感器、光電傳感器和數據采集器。

（4）將振動傳感器放置于軸承座水平方向。

（5）將光電傳感器置于電機非轉動部位，使其探頭與反光片垂直，距離在50mm左右。整個動平衡過程中，反光片的位置和光電傳感器的位置與方向應保持不變。

2.測取初始振動參數

啟動電機，待轉速達到額定轉速并穩定后，記錄初始振動速度有效值1.37mm/s，初始相位190°。

圖4　電機驅動端X方向測點振動時域波形圖

3.計算試塊配重和角度

根據經驗，確定電機的首次試重為444g。相位反映的是振動信號高點滯后于相位信號的角度，依據測定相位即可找出振動高點P。由振動原理可知，不平衡力總是超前振動高點一個滯后角，故由高點P順時針旋轉一個滯后角，即可找到不平衡所在位置Q°，而Q+180°即為應加平衡配重的位置。據此計算的試重應加位置為280°。

4.安裝試塊并計算平衡配重

拆開電機人孔，將試重444g平衡塊鑲嵌于平衡槽280°位置。封閉人孔，啟動電機，轉速為1500r/min時測得振幅值1.16mm/s，相位190°。通過單平面動平衡計算程序，顯示出動平衡的補償結果：應再加平衡塊重量611g，安裝角度280°。

5.安裝平衡塊試重及校正后效果

停機后，打開人孔，將611g平衡塊配重加到280°位置上。封閉人孔，啟動電機后，振動值下降為0.8mm/s，一次試車成功。電機驅動端X方向振動值下降為60μm，振動合格。

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1671-0711（2015）06-0053-02

（2015-04-15）