某螺桿式空壓機異常振動的故障分析與研究

趙 翔 蔡 舸 邵 寅

(無錫市計量測試院 江蘇無錫 214101)

螺桿式空壓機為工業和車間應用生產過程提供可靠的優質壓縮空氣，是長期需要恒壓的用戶的理想選擇[1]。某螺桿式空壓機配套電機采用重載齒輪組設計，電機前端噴油冷卻，轉子驅動端軸承溫度更低、壽命更長。但在應用過程中出現其電機振動大，現結合現場測量的電機軸伸端和非軸伸端水平、垂直、軸向的速度頻譜及包絡頻譜進行故障診斷分析，驗明其故障給出相應的故障處理辦法[2]。

一、螺桿式空壓機

螺桿式空壓機結構[3]見圖1所示：

圖1 螺桿式空壓機結構圖

（一）電機概況

軸承：DE NU 215 ECP NDE 6215-2Z/C4VT269

潤滑：脂潤滑

連接方式：斜齒輪

控制系統：0.4KV供電，星三角啟動

（二）電機軸承故障頻率

軸承DE端 軸承NDE端

BPFI：509.2Hz BPFI：318.1Hz

BPFO：380.3Hz BPFO：225.5Hz

BSF：333.8Hz BSF：281.7Hz

FTF：21.1Hz FTF：20.5Hz

二、故障診斷

（一）第一階段：電機DE端、NDE端振動測量

現場采用振動測量分析系統測量的電機軸伸端和非軸伸端水平、垂直、軸向的速度頻譜及包絡頻譜進行故障診斷分析。

圖2 電機DE端軸承座水平方向速度波形圖

圖3 電機DE端軸承座水平方向速度頻譜圖

圖4 電機DE端軸承座水平方向包絡譜圖

表1 電機DE端軸承座水平方向振動數據

圖5 電機DE端軸承座垂直方向速度波形圖

圖6 電機DE端軸承座垂直方向速度頻譜圖

圖7 電機DE端軸承座垂直方向包絡譜圖

表2 電機DE端軸承座垂直方向振動數據

圖8 電機DE端軸承座軸向速度波形圖

圖9 電機DE端軸承座軸向速度頻譜圖

圖10 電機DE端軸承座軸向包絡譜圖

表3 電機DE端軸承座軸向振動數據

圖11 電機NDE端軸承座水平方向速度波形圖

圖12 電機NDE端軸承座水平方向速度頻譜圖

圖13 電機NDE端軸承座水平方向包絡譜圖

表4 電機NDE端軸承座水平方向振動數據

圖14 電機NDE端軸承座垂直方向速度波形圖

圖15 電機NDE端軸承座垂直方向速度頻譜圖

圖16 電機NDE端軸承座垂直方向包絡譜圖

表5 電機NDE端軸承座垂直方向振動數據

（二）第二階段：齒輪箱電機側振動測量

圖17 齒輪箱電機側水平方向速度波形圖

圖18 齒輪箱電機側水平方向速度頻譜圖

表6 齒輪箱電機側水平方向振動數據

圖20 齒輪箱電機側垂直方向速度頻譜圖

表7 齒輪箱電機側垂直方向振動數據

三、故障診斷及處理

故障診斷：電機為自帶齒輪箱結構，電機轉頻為49.42Hz，在頻譜測試中，時域頻譜表明電機運行過程中存在沖擊，未對比到電機軸承故障頻率，未發現軸承松動頻譜，電機軸承損壞可能性不大，加速度譜表明軸承潤滑良好。在速度譜中看到297Hz存在邊帶情況，通過查看該機組兩只齒輪參數計算嚙合頻率，速度譜中主要頻率為297Hz及倍頻為聯軸齒輪嚙合頻率。

故障處理辦法：該空壓機為新換機頭及新電機運行狀態，原機頭運行八年左右，更換機頭及電機后，聯軸齒輪未更換，故障原因為齒輪磨損或者偏心運行，經檢查電機同機頭機械尺寸及更換齒輪后，故障得到消除。