风机振动

浅析风机常见振动故障的特征及诊断标准

（采用EN8000 振动分析故障诊断系统）

1. 不平衡故障不平衡是风机最常见的故障。引起不平衡的主要原因有制造和安装误差,转子和叶片的腐蚀、磨损、结垢和零部件的松动等。

初步确定不平衡故障的诊断标准是: 振动频谱中 1 倍频的幅值达到通频报警的60 %以上,并且 1 倍频与通频的比值达到60 %以上

不平衡波形和频谱图在线监测的主要目的,一方面是要能够及时发现设备潜在的故障,另一方面是在故障发生时, 能够确定故障的性质,以便确定合适的检修时机和检修方法。

2. 不对中故障不对中通常是指转子的轴心线与轴承中心线倾斜或偏移的程度。造成不对中的原因主要是轴承座的标高和左右位置不一致以及联轴器安装偏心。

初步确定不对中故障的诊断标准是: 振动频谱中2 倍频的幅值达到通频报警值的25 %以上,并且 2 倍频与1 倍频的比值达到50 %以上。此外,当 1 倍频的幅值达到通频报警值的100 %以上时,也认为可能存在不对中故障。

根据理论分析和实践经验,诊断不对中故障的主要依据是振动频谱中 2 倍频分量的大小,振动与负荷的关系,轴向振动的大小以及轴承座两侧振动的大小等。

3. 转子碰摩故障转子碰摩故障是指旋转着的转子与静止件发生

碰撞和摩擦的现象。根据不同的分类方法,转子碰摩可分为径向碰摩和轴向碰摩,不同转速下的碰摩,不同部位的碰摩( 如转子轴颈与轴瓦下部、中部和上部的碰摩) ,不同严重程度的碰摩(轻度碰摩、中度碰摩和严重碰摩,局部碰摩和整周碰摩) 等。摩擦对转子的间接影响是摩擦使动静部件相互抵触,增加了转子的支承条件, 增大了系统的刚度,且这种附加支承是不稳定的, 从而可能引起不稳定振动及非线性振动。此外,局部碰摩除了摩擦作用外还会产生冲击作用,摩擦引起的热变形还可能引起转子弯曲,使不平衡量增大。

初步确定碰摩故障的诊断标准有: ①低频或高频分量达到通频报警值的10 %以上,并达到通频幅值的20 %以上; ②瓦振达到通频报警值的50 %以上, 并且一μ 分钟内瓦振的波动大于15 m ; ③瓦振达到通频报警值的50 %以上, 并且一分钟内1 倍频相位的变化大于10°。

4. 松动故障非转动部分配合松动是转子系统常见故障之一,如轴承座的松动,轴瓦的松动,地脚螺栓没有拧紧等。松动的一个特征是振动的非线性,振动频率是精确的分数倍和奇次谐波。松动的另一特征是振动的方向性,特别是松动方向上的振动, 大多数表现为垂直或轴向振动较大。初步确定松动故障的诊断标准是: ①瓦振达到通频报警值的50 %以上, 并且轴向振动大于径向振动;

②瓦振达到通频报警值的50 %以上, 并且分数倍和奇次谐波振幅达到通频报警值的50 %以上; ③瓦振达到通频报警值的50 %以

上, 并且不同平面垂直方向振幅差值达到通报警值的10 %以上。

5. 轴承故障对于烧结主抽风机,安装有滑动轴承和滚动轴承。滑动轴承的故障主要表现为上述的碰摩和松动,比较易于诊断。对于滚动轴承, 诊断故障的难度较大,主要原因是滚动轴承的振动信号传递途径复杂,信号分析过程难以理解,并且缺少典型案例和故障诊断经验等。滚动轴承故障的主要特征是通过频率(包括轴承内圈、轴承外圈和滚动体的通过频率) 成分较大。初步确定滚动轴承故障的诊断标准是:滚动轴承通过频率分量的幅值增加 2 倍以上。

风机振动

1 轴承座振动

1.1 转子质量不平衡引起的振动

在现场发生的风机轴承振动中，属于转子质量不平衡的振动占多数。造成转子质量不平衡的原因主要有：叶轮磨损(主要是叶片)不均匀或腐蚀；叶片表面有不均匀积灰或附着物(如铁锈)；机翼中空叶片或其他部位空腔粘灰；主轴局部高温使轴弯曲；叶轮检修后未找平衡；叶轮强度不足造成叶轮开裂或局部变形；叶轮上零件松动或连接件不紧固。转子不平衡引起的振动的特征：①振动值以水平方向为最大，而轴向很小，并且轴承座承力轴承处振动大于推力轴承处；②振幅随转数升高而增大；③振动频率与转速频率相等；④振动稳定性比较好，对负荷变化不敏感；⑤空心叶片内部粘灰或个别零件未焊牢而位移时，测量的相位角值不稳定，其振动频率为30%～50%工作转速。

1.2 动静部分之间碰摩引起的振动

如集流器出口与叶轮进口碰摩、叶轮与机壳碰摩、主轴与密封装置之间碰摩。其振动特征：振动不稳定；振动是自激振动与转速无关；摩擦严重时会发生反向涡动；

1.3 滚动轴承异常引起的振动

1.3.1 轴承装配不良的振动

如果轴颈或轴肩台加工不良，轴颈弯曲，轴承安装倾斜，轴承内圈装配后造成与轴心线不重合，使轴承每转一圈产生一次交变的轴向力作用，滚动轴承的固定圆螺母松动造成局部振动。其振动特征为：振动值以轴向为最大；振动频率与旋转频率相等。

1.3.2 滚动轴承表面损坏的振动

滚动轴承由于制造质量差、润滑不良、异物进入、与轴承箱的间隙不合标准等，会出现磨损、锈蚀、脱皮剥落、碎裂而造成损坏后，滚珠相互撞击而产生的高频冲击振动将传给轴承座，把加速度传感器放在轴承座上，即可监测到高频冲击振动信号。这种振动稳定性很差，与负荷无关，振动的振幅在水平、垂直、轴向三个方向均有可能最大，振动的精密诊断要借助频谱分析，运用频谱分析可以准确判断轴承损坏的准确位置和损坏程度，在此不加阐述。表1列出滚动轴承异常现象的检测，可以看出各种缺陷所对应的异常现象中，振动是最普遍的现象，抓住振动监测就可以判断出绝大多数故障，再辅以声音、温度、磨耗金属的监测，以及定期测定轴承间隙，就可在早期预查出滚动轴承的一切缺陷。

1.4 轴承座基础刚度不够引起的振动

基础灌浆不良，地脚螺栓松动，垫片松动，机座连接不牢固，都将引起剧烈的强迫共振现象。这种振动的特征：①有问题的地脚螺栓处的轴承座的振动最大，且以径向分量最大；②振动频率为转速的1、3、5、7等奇数倍频率组合，其中3倍的分量值最高为其频域特征。

1.5 联轴器异常引起的振动

联轴器安装不正，风机和电机轴不同心，风机与电机轴在找正时，未考虑运行时轴向位移的补偿量，这些都会引起风机、电机振动。其振动特征为：①振动为不定性的，随负荷变化剧烈，空转时轻，满载时大，振动稳定性较好；②轴心偏差越大，振动越大；③电机单独运行，振动消失；④如果径向振动大则为两轴心线平行，轴向振动大则为两轴心线相交。

示例：某厂M5-29-NO19D型排粉机，转速n=1 450 r/min，在运行中出现振动，运用普通测振仪测振情况如下：

根据振动情况，振动在承力端的水平方向为最大，垂直及轴向较小，据此判断很可能是叶轮不平衡引起振动，而且振幅随转速的升高而增长很快，转速降低时振幅可趋近于零，再用听针听承力轴承声音正常，用手摸轴承温度正常，检查地脚螺栓完好，轴承和基础原因可排除，联轴器问题也不可能。检查叶轮发现叶轮磨损严重，系磨损