机械故障案例选编

旋转机械常见故障

诊断实践

案例选编

1.不平衡类故障

1.1 风机转子不平衡

2007年8月15日，国投海南水泥股份有限公司所属一台风机振动较大，严重的影响了正常生产，受其委托，我们对该机组进行了振动检测，检测仪器使用乙方的检测设备——PDES-C型设备状态检测及安全评价系统，分别检测了电机两端轴承处和风机两端轴承处的振动。

机组情况

转速：850-900rpm

功率：1300Kw

风机叶片数：11

轴承：双列滚柱轴承

型号：SKF22328C3/W33

本案例只列出振动较强烈的风机前端（靠近电机端）的振动谱图，图1和图2为风机前端（靠近电机端）轴承振动的时域波形和频谱图，图3和图4为该测点垂直方向振动波形和频谱图。

图1.水平方向振动时域波形： 图2.水平方向振动频谱图

图3.垂直方向振动时域波形： 图4.垂直方向振动频谱图

⑴ 分析

从以上振动的频谱图可以看出：振动中具有强烈的一倍频成分，据此可以判断此风机存在不平衡故障。

⑵ 治理措施

鉴于上述的检测和分析结果，我们建议甲方立即停机，并进行转子动平衡实验。于8月16日，对该转子实施了动平衡操作。

⑶ 动平衡后的振动检测情况

完成了动平衡实验后，风机振动明显减小，振动的速度有效值由原来的14mm/s 降至2mm/s 左右，见图5和图6。故障排除，机组回复正常运行。

图5.治理后振动频谱图： 图6. 治理后振动时域波形

⑷ 案例解析

该案例符合平衡故障判别的特征，如强烈的1X 特征，振动幅度的分布特征（靠近不平衡截面的测点振动幅度较大），都是正确诊断的重要依据。对该机组进行的现场动平衡也非常成功，振动幅度的降低很明显，达到了预期的目的，从另一个方面证明了高振的主要原因就是转子的平衡问题。

1.2 汽轮发电机组振动

2010年11月28日，榆林能化集团的一台汽轮发电机组，在运行过程中振动较大，影响生产，厂方希望对机组振动进行测试、分析，找出故障原因。

⑴ 机组情况及测试方案

机组情况：机组结构简图及测点布置图如下：

图1. 机组结构简图及测点布置图

汽轮机转速为3000rpm ，通过联轴器等转速发电机运转。

根据现场实际情况，选用吸附式加速度传感器测量。测点选取如图：①为汽轮机前

发发发

端轴瓦；②为汽轮机后端轴瓦；③为发电机前端轴瓦；④发电机后端轴瓦。

测试结果如下。

⑵测试结果

各测点的振动加速度大小如表1所示。

表1 各测点振动加速度值（g）

图2 测点②水平方向波形频谱图

图3 测点②垂直方向波形频谱图

图4 测点③水平方向波形频谱图

图5 测点③垂直方向波形频谱图⑶测量结果分析

从测量结果分析，可以得到以下几点结论：

①联轴器两端振动比较大，汽轮机前端和发电机后端振动较小。可见振动的根源应在联轴器部分；

②联轴器两侧的振动除了具有明显的一倍频分量外，其二倍频分量也较为明显，可能汽轮机轴存在不平衡质量，且联轴器对中已经超过了要求。

⑷处理建议

对联轴器进行精确对中。

对汽轮机转子部件进行动平衡（包括清洁除垢、修补缺损等）。

⑸案例解析

一般来说，联轴器不对中的识别原则是：联轴器两侧的振动较大，且存在较为明显的二倍频分量。本案例中符合这项识别原则，联轴器汽轮机侧的振动值最大，二倍频特征最明显，时间波形呈明显的“w”型。

1.3 离心式通风机振动

天脊中化高平化工有限公司硫化车间一离心式通风机，自2008年1月以来，该机组电机振动较大，连续更换两台电机均无效，振动直接影响到机组的安全生产。本公司应邀于2008年2月19日对该机组进行振动检测和诊断。

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图1 硫化风机机组监测示意图

⑴机组概况和测点布置

该风机机组是由三相异步电动机直接拖动，风机为悬臂式风机，结构简图及测点布置如图1所示。机组工作转速为1450r/min，功率为160kw，风机流量为87736m3/h，没有备机。钢筋混凝土专用基础，滚动轴承支承。

⑵测量结果

振动测量使用郑州恩普特设备诊断有限公司研制的PDES设备状态检测与安全评价系统，测点分布为图1所示，每个测点测试包括水平方向、垂直方向和轴向。测点1对应于电动机前端，测点2对应风机后端，测点3对应风机前端，各测点振动记录如表1所示。

表1 硫化风机振动测量记录

典型测点的波形图和频谱图如图2所示。

图2 典型测点波形图与频谱图

⑶诊断分析

通过对本次振动数据的提取与分析，结合机组现场实际条件，得出以下结论：引起电机处振动大的原因是电动机驱动端靠背轮问题及风机叶片存在一定的不平衡。

⑷结论

2008年2月20日上午开始停机首先对风机进行现场动平衡处理，到下午14：00点动平衡处理完毕后开机振动值明显减小，原来最大振动位置处的振动值在4.0mm/s之内，其它各点振动烈度均有不同程度的下降。由于没有靠背轮备件，无法立即更换。如果靠背轮质量较好且成对更换的话振动效果应该更好！到目前为止，机组振动值没有继

续增大的迹象，机组保持稳定运行。

⑸案例解析

本案例符合转子平衡问题的基本特征，即振动幅度具有明显的分布特征，在本例中振动幅度最大点为电动机内侧测点，判断为靠背轮质量问题定位准确（并不是对中问题，二倍频分量较小）。

2. 转轴弯曲类故障

2.1 制氧厂风机电机轴故障

2010年09月17日，鄂钢制氧厂2#冷却风机在运行过程中机组振动较大，严重影响生产，厂方希望对机组振动进行测试、分析，找出故障原因。

⑴机组情况

机组结构简图如图1。

图1 冷却风机简图

电机转速为1480rpm，额定功率160KW。

根据现场实际情况，使用吸附式速度传感器对电机输出端径向和轴向振动、风机的径向振动、电机的安装基础振动分别进行了测量。

采集参数设置为：自由采集，采样长度1024，采样频率789Hz，传感器选用速度传感器磁座安装，测试仪器为PDES-E，测试结果如下。

⑵测试结果

电机输出端水平、竖直和轴向的波形频谱图如图2、图3、图4所示。