摘 要 分析锅炉给水泵机组振动超标的故障现象,应用频谱分析技术和动刚度理论,对泵轴瓦振动过大的和电机基础共振问题进行诊断,确定故障部位,做到有针对性检修、消除故障,解决了给水泵机组长期存在的问题。 关键词 高压水泵 频谱分析 故障诊断 动刚度理论 中图分类号 TK223.5 文献标识码 B
一、锅炉给水泵机组概况 锅炉给水泵是锦州石化公司热电厂的重要辅助机组,它的平稳运行直接制约安全生产。1#锅炉给水泵轴功率为1552kW,由一台功率为1800kW、转速为2985r/min的电动机驱动,水温160℃。给水泵、电机两侧轴承为球形滑动轴承。1#锅炉给水泵机组测点布置如图1所示。
二、故障诊断 1.故障特点 1#锅炉给水泵自开车以来,振幅一直超标,开不下去。2006年3月份给水泵试车,对其进行了振动测试,所测各点的振动速度数值为机器的振动有效值(RMS),见表1。
根据IS010816-3振动标准,最大振动允许值为7.1 mm/s,泵整体振动过大,尤其内侧振动严重超标,电机各点的振动幅值过大,在测试中发现电机基础共振,四个地脚周围的振幅为5mm/s左右。 给水泵外侧、内侧频谱如图2、3所示,分析频谱图,可以看出二倍转速频率占主导。
根据振动特点判断后得出以下结论: (1)电机振动过大的原因是电机基础不实。 (2)从泵外侧、内侧速度谱中可以看出二倍转速频率占主导,说明轴瓦不对中。 停机检修时对电机的基础进行加固,由于机动部门怀疑泵出厂时安装精度不够,因此对该泵进行了返厂检修。 返厂检修完后2006年6月15日重新开车,电机两侧轴瓦和四个地脚周围各点的振幅水平正常,泵振动幅值还比较大,与上一次所测数值相差不大,尤其泵内侧振幅严重超标。 2.故障分析 (1)由于泵在返厂处理时,对转子做了动平衡,轴瓦间隙都进行了处理,不存在转子不平衡、轴瓦间隙问题。另外,从振动数值来分析,只有泵内侧的轴瓦振动严重超标,泵外侧振动水平一般,不是泵两侧振动都大,通过上述两点判断泵转子不存在平衡问题。 (2)经过测试机组的基础不振,检修时对电机基础进行了加固处理。 (3)从振动数值可以看出,轴向振动不大,说明不存在对中问题。 (4)排除上述故障后,怀疑与入口管线预负荷有关。因为入口管线法兰左右偏差3mm,由于泵体重量很大,刚度特别大,预负荷的作用不可能产生这么大的力,所以不可能产生这么大的振动。 (5)根据动刚度理论分析,其简单表示为: R=F/K 式中R——振动 F——作用力 K——刚度 如果R变大,K不变,则F变大,或K变小,F不变。振动加大的方向来自于泵内侧垂直方向,振动超标,说明自于垂直方向的K、F有变化。 最后判定,给水泵内侧轴瓦预紧力不足,引起轴瓦支撑刚度变小,轴承座松动,导致泵的振动过大。 3.故障处理 轴瓦紧力按制造厂规定一般要求如下:球形轴瓦为±0.03mm(即有紧力或有间隙),对轴承盖在运行中受热温升较高者,紧力值应适当加大。对泵内侧轴瓦瓦背预紧力进行调整,原来瓦背紧力为0.00mm,现在将轴瓦紧力调整到-0.03mm。 2006年6月20日给水泵重新试车,所测各点振动有效值见表1。 从各点振动幅值可以看到,振动水平都已正常,内侧垂直振动幅值已由原来17mm/s降到3.38mm/s。 三、总结 1.通过频谱分析可以判别出一些机器故障,但同一种频谱可以对应多种故障或一台机组同时有几个故障,这就要求在诊断分析过程中对各种条件逐一筛选、排除,确定引起振动的最主要原因。 2.在实际工作当中应用动刚度理论,可帮助进行判断找到振动过大的原因,分清是力的变化还是支撑的刚度变化,从而确定故障部位,做到有针对性的检修。
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