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机械振动中轴系不对中故障实例

  某冶炼厂一台新上的烟机一主风机组,其配置及测点如图3-3所示。1〜6测点都是测量轴振的涡流传感器,布置在轴承座附近。

 

机组配置及测点.png

 首先,该机组在不带负荷的情况下试运了 3 天,振动约 50um ,次曰2:05开始带负荷运行,各测点振值均有所上升,尤其是排烟机主动端2#测点的振动由原來的上升至70um以上,运行至l6:54机组发生突发性强振,现场的本特利监测仪表指示振动满量程,同时机组由于润滑油压低而联锁停机。停机后,惰走的时间很短,大约只 1〜2min,停车后盘不动车。

机组事故停机前振动特点如下。

① 16:54之前,各测点的通频振值基本稳定,其中烟机2#轴承的振动大于其余各测点的振动。16:54前后,机组振值突然增大,主要表现为联轴器两侧轴承,即2#、3#轴承振值敁著增大,如表3-2所示。

 

强振前后各轴承振动比较.png


② 14:31之前,各测点的振动均以转子工频、2倍频为主,同时存在较小的3X、4 X、5X、6X等髙次谐波分量, 2#测点的合成轴心轨迹很不稳定,有时呈香蕉形,有时呈“8”字形,图3-4是其中一个时刻的时域波形和合成轴心轨迹(1X、2X)。

 

2#测点的合成轴心轨迹图.png

 

③ 14:31时,机组振动状态发生显著变化。从时域波形上看,机组振动发生跳变,其中2#、3#轴承处的振动由大变小(如烟机后水平方向由 65.8um 降至 26.3/um ,如图3-5所示),而1#与4#轴承处的振动则由小变大(如烟机前垂直方向由14.6um升至43.8um,如图3-6所示),说明此时各轴承的载荷分配发生了显著的变化,很有可能是由于联轴器的工作状况改变所致。同时,如图3-7所示, 2#轴承垂直方向出现很大的 0.5X 成分,并超过工频幅值,水平方向除有很大的0.5X成分外,还存在突出的 78Hz 成分及其他一些非整数倍频率分量。烟机前 78Hz 成分也非常突出,这说明此时机组动静碰磨加剧。

 

2#轴承振动波形突然跳变.png

1#轴承振动波形突然跳变.png

2#轴承振动频谱图.jpg

  

④ 机组运行至16:54前后,机组振动幅值突然急剧上升,烟机后垂直方向和水平方向的振动幅值分別由 45um、71um 上升至 153um 和 232 um,其中工频振动幅值上升最多。且占据绝对优势(垂直方向V和水平方向H的工频振动幅値分别为 120um 和 215um ),同时0.5倍频及高次谐波的振动幅值也有不同程度的上升。这说明,此时烟机转子己出现严重的转子不平衡现象。

⑤ 开机以来,风机轴向振动一直较大,一般均在 80um 以上,烟机的轴向振动也在 30〜50um 之间。16:54达最大值 115um,其频谱以1×为主,轴向振动如此之大,这也是很不正常的。不对中故障的特征之一就是引发1倍频的轴向窜动。


综上所述,可得出如下结论:

① 机组投用以來,风机与烟机间存在明显不对中现象,且联轴器工作状况不稳定。

② 14:31左右,联轴器工作状况发生突变,呈咬死状态,烟机气封与轴套碰磨加剧。其直接原因是对中不良,或联轴器制造缺陷。

③ 16:54,由于烟机气封与轴套发展为不稳定的全周摩擦,产生大量热量,引起气封齿与轴套熔化,导致烟机转子突然严重失衡,振动值严重超标。

  因此分析认为造成本次事故的主要原因是机组对正曲线确定不当。


事故后解体发现:

① 烟机前瓦(1#测点)瓦温探头导线破裂;

② 副推力瓦有磨损,但主推力瓦正常;

③ 二级叶轮轮盘装配槽部位法兰过热,有熔化痕迹及裂纹;

④ 气封套焙化、严重磨损,焙渣达数千克之多;

⑤ 上气封体拆不下来;

⑥ 烟机—主风机联轴器咬死,烟机侧有损伤。

  后来,机组修复后,烟机进行单机试运时,经测量发现烟机轴承箱中分面向上膨胀 0.80mm ,远高于设计给出的膨胀量 0.37mm 。而冷态下当时现场找正时烟机标髙比风机标高反而髙出 0.396mm ,实际风机出口端轴承箱中分面仅上胀0.50mm,故热态下烟机比风机高了:0.80+0.396—0.50=0.696mm,从而导致,机组在严重不同轴的情况下运行,加重了联轴器的咬合负荷,引起联轴器相互咬死,烟机发生剧烈振动。由于气封本身间隙小(冷态下为0.5mm),在烟机剧烈振动的情况下,引起气密封套磨损严重,以致发热、膨胀,摩擦加剧,导致气封齿局部熔化,并与气密封套粘接,继而出现跑气密封套与轴套熔化,烟机转子严重失衡。

按实测值重新调整找正曲线后,该机组运行一直正常。