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2013-05-10 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线
0概述
山东邹县发电厂600MW进口机组,其锅炉配置为2台美国TLT-BABCOCK公司的离心式风机,水平布置、双吸叶轮、轴瓦两端支撑、进风量挡板可调,在50%额定负荷下工作;电动机配置为美国西门子公司的鼠笼式异步电机,其额定电压为6kV,功率为2250hp(1hP=745.70W),水平布置、轴瓦两端支撑,风机与电动机之间采用齿型联轴器连接。
2002年11月1日开始,一次风机电动机轴承振幅逐渐增大,且振动幅值和轴瓦温度都随负荷升高而增加,并有继续加剧的趋势。机组满负荷时,电动机驱动端轴承振幅高达85μm,轴瓦温度达92℃。为查找设备问题,消除隐患,于11月13日采用美国CSl2120双通道振动采集仪对轴承的振动频谱及相位数据进行收集,并进行必需的细化分析。
1故障分析
现场测取的电动机和风机驱动端轴承水平方向的振动幅值明显高于垂直、轴向的振动幅值。电动机轴承水平方向的振幅为85μm(峰一峰值),风机为40μm(峰一峰值),电动机驱动端水平方向的振动值较大,仅由振动值上看似乎是电动机问题,但为明确问题的真正来源,采取了以下的分析步骤。
1.1电动机轴承的频谱分析
首先从电动机轴承的频谱分析人手,了解设备的基本运行状态,分别收集由电动机轴承盖的水平、垂直、轴向3个方向采集设备运转状态下的数据。图1为转速1489r/min,频率24.83Hz时电动机驱动端水平方向振动频谱图,图2为电动机非驱动端的轴向振动频谱图。
由图1可以明显地看出,电动机驱动端水平方向以1倍频和2倍频分量为主要分量,多数情况超过1倍频分量,2倍频下的振幅约为1倍频下振幅的2倍,3倍频以上工作频率下的振幅较小。从图2可以看出,电动机非驱动端轴向以1倍频振动为主。
依据齿型联轴器连接的不对中转子系统主要振动特征:齿型联轴器不对中故障的特征频率为角频率的2倍;由不对中故障产生的对转子的激振力随转速的升高而增大;激励振幅与不对中量成正比,随不对中量的增加,激振力产生的振幅呈线性加大。
通过对电机驱动端与非驱动端振动频谱比较分析,发现水平1倍频均超标,并伴有2倍频、3倍频、4倍频等工作频率下的振动,且2倍频基频谐波较突出,显示联轴器有对中问题;同时风机的振动对负荷变化比较敏感,振动幅值随负荷的增加而升高现象比较明显,因此可以推断风机与电动机间齿型联轴器存在对中问题,角向不对中问题突出。
轴系若具有过大的不对中量时,即使转子能够联接上,也会导致联轴器不符合其运动条件而使转子在运动中产生巨大的附加径向力和附加轴向力,使转子发生异常振动和轴承的早期损坏,这对转子系统具有更大的破坏性。
1.2时域波形分析
图3为电机转速为1489r/min,频率为24.82Hz时电动机驱动端轴承水平方向振动时域波形图。图中显示原始振动信号为畸变的正弦波,当电机转子每转动1圈时,电机转子出现2次跳跃,跳动幅值较大,由此可进一步证明电机与风机之间的联轴器对中存在严重缺陷。
为进一步明确联轴器对中问题,对电动机及风机轴承进行相位分析。由于设备处于运行状态,无法在联轴器处加装鉴相标志,无法采用常规的手段获得联轴器两端轴承的相位隋况,因此采用相关分析的方法来获取需要相位数据。
采用美国CSl2120双通道分析仪,设置通道A为触发信号通道,通道B为检测分析通道。在两侧信号相关值为1时,测得此时的1倍工作转速下两通道信号的相位差见表1。
通过表1可以看出,风机驱动端与电动机驱动端水平、垂直、轴向的相位约为180度,即相位相反。依据联轴器两侧同一方向的相位差在角位移不对中时约为180度的结论,因此可证明联轴器对中存在严重问题。
综合以上3方面内容可判断联轴器对中故障是电动机异常振动的原因。下面分析联轴器故障机理及故障部位,查找故障根本原因。
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