石油化工轉動設備的振動故障分析

崔國玉（中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812）

石油化工轉動設備的振動故障分析

崔國玉（中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812）

石油化工轉動設備的工作質量直接影響著工作效率，石油化工轉動設備出現震動問題會對其工作精度產生不利影響。本文對轉動設備產生震動的原因進行了故障分析，以期對轉動設備的正常運行提供技術參考。

石油化工；轉動設備；振動故障；原因

機械設備的振動是物體或質點在相對平衡點的位置移動，因為物體在運行中存在間隙，在晃動中從而產生位置偏移，其震動幅度的大小取決于設備控制間隙的大小，間隙越大震動越大，間隙越小震動越小。機械設備的振動不僅會對工作的精度產生不利影響，一定程度上會加重設備因振動磨損帶來的損壞。對機械設備震動原因進行分析，排除故障，才能有效保證設備的正常和高效運行。

1 機械振動產生的原因

機械設備在運轉過程中，因為要減小摩擦力，所以不同物體之間都存在一定的間隙，隨著轉動次數的增加和不斷的日漸磨損，間隙會呈現增大的趨勢，一旦超過一定范圍，就會產生運轉中的振動，并會隨著間隙的增大而振動的越來越厲害，不但加劇了設備的磨損程度，而且由于振動會影響其工作的精確度，也一定程度上降低了功的傳遞效率。但是，機械設備的振動是無法完全避免的，運行最穩定的機械也存在振動現象，是無時不在的。而引起機械振動的原因也不是單一的，有時會因為一出震動而波及另一處的振動，從而形成一種共振，共振會產生一定的沖擊力，對設備的使用壽命和使用效果產生不利影響。反過來說，當設備出現震動現象時，或震動的頻率超出正常范圍時，就要考慮設備是否發生了某些故障或損壞。要檢查和排除設備故障，可以通過檢測設備振動的頻率、轉數、速度及其位移量和相位等一些列數據參數，進行有效的分析研究，查尋產生異常震動的原因，以便及時采取行之有效的措施進行妥善處置，保證機械設備的正常運行。通過異常震動的參數分析來檢測設備故障，具有方便快捷、判斷準確的優點。而采用的振動檢測診斷設備故障的分析法，成為較為常用的一種故障診斷方法，被廣泛的應用到設備運轉的故障排除中來，并不斷地更新和完善，技術越來越成熟。

2 常見的振動故障分析

2.1 常見的振動故障類型

引起機械振動的原因也是多方面的，認識和了解機械設備轉動時易見的振動故障和振動原因，可以有效提升轉動設備振動分析的準確性。通常來說，引起機械設備轉動時產生的故障主要來自以下原因。一是機械設備出現轉子失衡和轉子彎曲。轉軸作為轉動設備的最關鍵部件，安裝或使用過程中很容易出現轉軸的質量偏心或缺損，出現轉子失衡現象，從而產生不平衡的往復作用力。來回往復的作用力指的是一種作用力反復的對另一種物體產生作用，從而引起物體的來回運動，而在往返運動過程中，如果運行的不平衡、不對中就會引起磨損晃動等現象，會產生一定的反復作用力，引起設備振動。另外，轉子彎曲或不對中引起震動。機械轉動設備的轉子通常情況下由聯軸器來連接，當聯軸器出現熱膨脹或承載負荷過大時，容易造成轉子間軸線不對中，致使軸承磨損增大、轉軸彎曲、轉子偏心，引發機器強烈振動。二是共振現象引起震動加大。共振現象是因為運轉中的機械設備遭受到和機械固有頻率相同的往復作用力而引起的，振動越強烈，越容易造成破壞力，影響機械設備的正常運行。三是設備的某些部件產生松動跡象。比如固定設備的螺絲沒有擰緊、設備軸承間隙過大、某些配件標準不符、轉動設備存在載荷過大、潤滑不良、某些部件老化腐蝕等等，都會引起機械設備的振動，尤其在旋轉工作狀態，振動就會越強烈，越強烈越容易引起共振，加重設備的振動頻率，導致工作不精細、效率低下，嚴重時致使設備損壞。四是油膜渦動與油膜振蕩。如果設備部件存在間隙，運轉過程中會出現油膜渦動問題，一旦轉速過大便會形成油膜振蕩，從而損傷軸承和轉子。另外，機械設備在轉動過程中產生的摩擦力會形成徑向振動或軸向振動，也必須引起高度重視。

2.2 振動故障分析步驟

當機械運轉設備發生不同程度的振動時，要結合機械設備的實際情況，通過對一系列參數數據的分析和研究，進行綜合、分析、判斷，從而查出故障原因。首先，要對機械設備的性能和結構、工作原理有一個清楚的了解。其次，要注重監測三個關鍵變化點來識別故障。通過觀察設備啟動與關停中轉速變化引起的振動量變化，用頻譜分析法觀察頻率成分與各成分相位間的的變化，軸心軌跡形狀的變化，然后進行綜合分析和判斷，辨別故障是否存在。如果有故障要采取相應解決措施，并通過工作狀態的一系列監測來檢查及其是否發揮正常功能。

2.3 振動故障的分析方法

在振動故障信號的分析和判斷中，要對信號進行進一步放大處理，以便突出顯示故障的特征，比如通過小波變換、傅里葉變換、頻域變換等技術來快速的判斷和識別故障。而對信號進行分析處理時，可以通過時域分析法，從時間域上進行信號分析，判斷設備的振動是否超標。另外還可以通過自譜傅里葉分析法，對一個信號的頻譜進行綜合分析，來判斷引發振動的有關參數值。

3 結語

對石油化工轉動設備的振動原因進行分析和判斷，可以及時發現潛在問題，把振動經常引起的設備部件損壞、能耗增加、工作質量下降等問題消滅在萌芽狀態，防止小問題演變成大事故，保證機器設備的正常高效運轉，促進生產效率和質量的提高。

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