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电厂送风机电机故障案例解析

供稿:兴发娱乐官网首页 2019/5/5 14:28:23

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  • 关键词: 电机故障
  • 摘要:本文通过分析风机电机的主要故障形式和振动机理,结合我厂14#送风机A在运行中发生的故障,经精密点检诊断和现场分析决定安排计划停役该设备并进行检修,经过解体检修最终消除了设备缺陷,保证了风烟系统正常运行。

送风机为锅炉“三大风机”之一,通过空预器后向炉膛内输送燃烧时必要的热空气,其能否正常工作关系到锅炉甚至整台机组的安全运行,所以为了保证机组安全稳定运行,能否快速诊断出送风机异常振动的原因并给出相应的解决方案,对机组安全运行有着重要的意义。

1 机械方面主要故障形式

轴承故障形式。磨损和疲劳剥落是滚动轴承的故障形式。轴承滚动时,滚道和滚动体既相对滚动又承受载荷,在负荷变化下,在最大剪应力处会形成裂纹,从而扩展表面发生剥落,当润滑油中含有微粒金属粉末时会加速表面磨损。在运转过程中轴和轴承、轴承座的振动系统产生激励,从而传递至电机本体表面。当轴承故障时会产生突变的冲击脉冲,从而激发轴承固有的振动频率(FT/BPO/BPI),这些振动频率是轴承诊断的重要信息。

轴心线不对中形式。转子不对中是指两转子的轴心线与轴承中心线的偏移或倾斜程度。转子也包含联轴器,联轴器的不对中分为平行不对中、角不对中、复合不对中三种情况。平行不对中振动频率为转子工频的两倍,角不对中使联轴器附加一个弯矩,轴每旋转一周,弯矩作用方向就交替变换一次,因而增加了转子的轴向力,使转子在轴向产生工频振动,复合不对中为以上两种方式的综合,使转子发生径向和轴向振动。

机械松动。常见机械松动是指电机底座、台板和基础存在结构松动,一般表现振动频谱1X分量。还有一种松动是由于部件间不合适的配合引起,松动部件受非线性影响,产生很多振动谐波及分量,如1X,2X,3X...这种松动一般由轴承端盖里轴瓦、过大的轴承间隙引起,这种振动的相位不稳定,变化范围也很大,振动方向还具有方向性,在松动方向上,由于约束力的下降,将引起振动幅值的加大。

2 设备故障诊断

2019年2月1日,精密点检对锅炉设备进行设备测试,当测试至送风机发现异常情况:电机自由端通频值垂直向振幅达到8.35mm/s、水平达到4.25mm/s,严重超过危急值,且对比前几次测试幅值明显升高(图1)。站立风机基础平台,除现场环境背景噪音外还能感受到明显的“节拍振动”;其次,在振动图谱低频范围分析中发现电机自由端垂直方向存在1X分量外还存在2X,特别是3X分量达6.77mm/s及高频段丰富的谐波,在解调谱水平向也有底噪抬高的现象。在振动图谱和解调谱中并没有出轴承故障频率(FT.BPI.BPO)如图2。

使用超声波检测仪进行现场数据采集及分析:从波形图中可看出,电机自由端出现较多不规则冲击信号且幅值较高,最高达100dB,与现场环境及设备运行状态下的噪声信号相比较大(信噪比),现场声音有异常变化,存在问题。静态趋势图中RMS值为21.3,MaxRMS值为42.2,按照8dB、16dB、24dB3个标准规则判断其趋势变化(图3)。据此,初步判断对转子动态力的非线性影响,因而产生的许多振动谐波分量,图谱中并没有轴承故障频率,因此判断为轴承端盖之间松动或者轴承间隙过大,这种松动相位不稳定变化范围大并具有方向性,在松动垂直方向上,由于约束力下降,引起的振动幅值会进一步加大,所以在现场平台上能明显感受到节拍振动。

3 故障处理及效果检验

故障处理。2月1日检修人员对电机进行了解体检查,发现其自由端盖内径与轴承结合面严重磨损“跑圈”现象,FAG轴承外径有明显的高温电灼麻点。典型C类机械松动引起的振动。建议改善方案:电机端盖尺寸测量超标进行修理(喷涂或配内轴套),轴承外圆与轴承座孔的配合采用基轴制。FAG进口轴承座孔与轴承外座圈采用j6、j7配合。这样不旋转座圈就有可能产生微小的爬动,而使座圈与滚动体的接触面不断更换,座圈滚道磨损均匀。同时也可以消除轴因热伸长而使FAG进口轴承中滚动体发生轴向卡煞的现象。

效果检验。2月2日检修人员对电机完成故障处理后,精密点检人员采用CX10振动分析仪对该设备进行了振动、超声数据复测,在振动图谱中通频值明显下降至2.2mm/s,解调图谱分析中频率幅值已大大降低,出现1X及分量谐波也有一定幅值的降低,特别是相比故障前3倍频的幅值更是下降至1.0mm/s,水平向底噪也同步明显下降。蓝色曲线分别为检修后2月2日,红色的曲线则为检修前的2月1日(图5)。

4 结束语 

研究对故障的诊断方法包括常见的故障以及振动机理是有必要的。本次送风机电机故障是精密点检实施以来比较典型的案例,而通过CX10和超声测试及分析已经明显看到了设备存在的严重故障,解体后也完全验证了精密点检的相关诊断和分析,可清楚看到精密点检在故障诊断方面较传统方法具有的突出优势。因此对其认真分析,很大程度上决定了对设备故障诊断的成败。

参考文献

[1]《设备故障诊断实用技术》-杨国安

[2]《设备状态检测与诊断技术》-贾民平

(此专文摘自《电力设备管理》杂志文库,专文主创:华电江苏分公司望亭发电分公司  高 平)

来源:互联网

审核编辑(王静)
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