煤气加压机组故障的监测诊断与处理
王作安1，熊佐发1，王俊洪1，田新生1，王殿武2
(1．马鞍山钢铁股份有限公司气体销售分公司，安徽马鞍山243011;2.河南狮鼎股份有限公司， 450003)

    摘   要：通过对煤气加压机组监测与诊断分析及检修处理，阐明了在该机组多种故障并存的情况下，电机基础存在缺陷是机组产生异常振动的主要原因，指出了机组监测中基础振动监测的必要性。
    关键词：煤气加压机；监测；检修；诊断；电机；基础振动
    马钢气体销售分公司二加压站的煤气加压机组用于提供炼钢和车轮轮箍加热用煤气。为避免生产中断，两台加压机组一备一开。其技术参数为，电动机转速2 980r/min;功率110kW；离心式鼓风机型号D400，进气压力0.009 8MPa;排气压力0.021 56MPa。机组测点见图1。
 

图1煤气加压机组测点布置图

    一、机组监测与检修处理
    1．机组的监测诊断与检修
    1＃煤气加压机自投运后，振动一直较大，经过几次检修始终没有得到根本改善，振动速度值在4mm/s左右。2003年1月，1#煤气加压机振值逐渐上升，并有明显劣化趋势，经常规检修后投运，发现煤气加压机尾带泄气，立即进行了处理。运行一段时间后，风机发出严厉的啸叫声且振值超标。拆机检修发现加压机里口轴承有问题。更换轴承后尖叫声消失，但风机转子工频振动大的问题仍未解决。后拆卸风机转子做动平衡。再运转时发现，电机空转情况良好，带加压机空负荷运转时，电动机2H点振动速度有效值（下同）即达6mm/s, 2V点达6.5mm/s, 2A点为4mm/s，水平和垂直方向振动均超标，怀疑系因电动机转子不平衡所致，故对电机转子也作了动平衡处理。
    2．机组精密诊断与处理
    此后2H、 2V、 2A各点振动值继续增加，分别高达8.1 mm/s、11.4 mm/s、 9.6 mm/s。经频谱分析，认为电机基础有缺陷，遂对电机基础做了浅层处理，混凝土打掉10cm，重新放置铁垫片、找平、灌浆、抹平基础层。单独测试电机，各测点三个方向的振值均在1.9mm/s以下，在允许范围内。但带风机运转立刻上升到8-12mm/s之间。经精密诊断，发现电动机轴承（6316球轴承）外圈故障频率（154.3Hz）谱线非常明显，表明轴承有缺陷。检查更换下来的轴承，发现外滚道极为粗糙，推力面上有明显伤痕。
    更换轴承后，振动仍很大，进一步的诊断分析认为电动机壳变形且有“软脚”现象，这应该是振动大的根本原因。
    二、诊断分析
    1．转子不平衡对机组振动的影响
    从2003年1月后的近半年时间内，电机经多次检修，且采集了大量振动数据，通过对振动值、趋势图、波形和频谱的分析，发现电机和风机转子都存在不平衡。由于加压机转子和电机转子质量分布不均匀，导致产生重心位移，不平衡重量在旋转时产生离心力，引起附加动载荷，使机组运行不稳定，产生较大的异常振动。
    风机和电动机转子均做过动平衡处理，电动机在空运转下振动值不大，但是一旦与风机相连，电动机振动便增加很多，说明问题很可能仍在电动机一侧。
    2．滚动轴承振动对机组振动的影响
    在几次检修中，先后更换了风机和电动机的滚动轴承。但电动机与风机联机后振动仍大，说明滚动轴承缺陷对机组振动有一定的影响，但不是主要原因。
    3．电机基础对机组振动的影响
    虽然对基础进行了表面浅层（10cm）处理，并在联机时特别注意到提高对中精度，但是电动机振动问题并没有从根本上得到解决。直到调整了电动机各个地脚螺栓的松紧度后机组才勉强可用，这说明电动机基础存在的软脚和基础不良是机组振动的根本原因。
    由图2可知，时域呈现出在松动方向（垂直方向）上，由基频、分数谐波、高次谐波叠加的忽高忽低明显冲击波形；图3的频谱图上则有电机工频能量为主，1/2分频和倍频能量为辅的联接松动特征成分，其幅值显著，振动特点有明显不同。结合地脚螺栓曾断裂的事实，也充分说明基础存在缺陷是造成联接松动的根本原因。
 

    三、经验教训
    1．影响机组振动的主要因素是电机的基础软脚和基础变形，以及地脚螺栓可能存在的缺陷。可见如果不能判断问题的根源，检修便难以达到预期效果。
    2．在振动监测中，基础振动的监测必不可少。当电机机座的地脚螺栓松动甚至断裂时，电机机座刚度降低，因而振动增大。基础施工质量欠佳是造成松动的常见原因，对基础重新进行了根源性治理后，机组运行正常，振动偏大的问题得到根本解决。
    3．由于松动，极小的不平衡或不对中都会导致支承系统很大的振动。
    参考文献：
    [1]盛兆顺，尹琦岭．设备状态监测与故障诊断技术及应用［M］.化学工业出版社，2003 .6.
    [2]陈大禧，朱铁光．大型回转机械诊断现场实用技术[M]．机械工业出版社，2002.6.