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2013-05-10 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

摘要:針對鄒縣電廠600MW機組一次風機驅動電動機異常振動的故障,利用相關分析、頻譜分析、時域波形分析等方法找出了產生故障的原因和部位,及時地采取處理措施,避免了電機軸瓦損壞及電機燒損事故的發生,有力地保障了設備的安全。

關鍵詞:一次風機;電動機;齒型聯軸器;故障診斷;處理

0概述

山東鄒縣發電廠600MW進口機組,其鍋爐配置為2臺美國TLT-BABCOCK公司的離心式風機,水平布置、雙吸葉輪、軸瓦兩端支撐、進風量擋板可調,在50%額定負荷下工作;電動機配置為美國西門子公司的鼠籠式異步電機,其額定電壓為6kV,功率為2250hp(1hP=745.70W),水平布置、軸瓦兩端支撐,風機與電動機之間采用齒型聯軸器連接。

2002年11月1日開始,一次風機電動機軸承振幅逐漸增大,且振動幅值和軸瓦溫度都隨負荷升高而增加,并有繼續加劇的趨勢。機組滿負荷時,電動機驅動端軸承振幅高達85μm,軸瓦溫度達92℃。為查找設備問題,消除隱患,于11月13日采用美國CSl2120雙通道振動采集儀對軸承的振動頻譜及相位數據進行收集,并進行必需的細化分析。

1故障分析

現場測取的電動機和風機驅動端軸承水平方向的振動幅值明顯高于垂直、軸向的振動幅值。電動機軸承水平方向的振幅為85μm(峰一峰值),風機為40μm(峰一峰值),電動機驅動端水平方向的振動值較大,僅由振動值上看似乎是電動機問題,但為明確問題的真正來源,采取了以下的分析步驟。

1.1電動機軸承的頻譜分析

首先從電動機軸承的頻譜分析人手,了解設備的基本運行狀態,分別收集由電動機軸承蓋的水平、垂直、軸向3個方向采集設備運轉狀態下的數據。圖1為轉速1489r/min,頻率24.83Hz時電動機驅動端水平方向振動頻譜圖,圖2為電動機非驅動端的軸向振動頻譜圖。

由圖1可以明顯地看出,電動機驅動端水平方向以1倍頻和2倍頻分量為主要分量,多數情況超過1倍頻分量,2倍頻下的振幅約為1倍頻下振幅的2倍,3倍頻以上工作頻率下的振幅較小。從圖2可以看出,電動機非驅動端軸向以1倍頻振動為主。

依據齒型聯軸器連接的不對中轉子系統主要振動特征:齒型聯軸器不對中故障的特征頻率為角頻率的2倍;由不對中故障產生的對轉子的激振力隨轉速的升高而增大;激勵振幅與不對中量成正比,隨不對中量的增加,激振力產生的振幅呈線性加大。

通過對電機驅動端與非驅動端振動頻譜比較分析,發現水平1倍頻均超標,并伴有2倍頻、3倍頻、4倍頻等工作頻率下的振動,且2倍頻基頻諧波較突出,顯示聯軸器有對中問題;同時風機的振動對負荷變化比較敏感,振動幅值隨負荷的增加而升高現象比較明顯,因此可以推斷風機與電動機間齒型聯軸器存在對中問題,角向不對中問題突出。

軸系若具有過大的不對中量時,即使轉子能夠聯接上,也會導致聯軸器不符合其運動條件而使轉子在運動中產生巨大的附加徑向力和附加軸向力,使轉子發生異常振動和軸承的早期損壞,這對轉子系統具有更大的破壞性。

1.2時域波形分析

圖3為電機轉速為1489r/min,頻率為24.82Hz時電動機驅動端軸承水平方向振動時域波形圖。圖中顯示原始振動信號為畸變的正弦波,當電機轉子每轉動1圈時,電機轉子出現2次跳躍,跳動幅值較大,由此可進一步證明電機與風機之間的聯軸器對中存在嚴重缺陷。

1.3電機軸承與風機軸承的振動相關分析

為進一步明確聯軸器對中問題,對電動機及風機軸承進行相位分析。由于設備處于運行狀態,無法在聯軸器處加裝鑒相標志,無法采用常規的手段獲得聯軸器兩端軸承的相位隋況,因此采用相關分析的方法來獲取需要相位數據。

采用美國CSl2120雙通道分析儀,設置通道A為觸發信號通道,通道B為檢測分析通道。在兩側信號相關值為1時,測得此時的1倍工作轉速下兩通道信號的相位差見表1。

通過表1可以看出,風機驅動端與電動機驅動端水平、垂直、軸向的相位約為180度,即相位相反。依據聯軸器兩側同一方向的相位差在角位移不對中時約為180度的結論,因此可證明聯軸器對中存在嚴重問題。

綜合以上3方面內容可判斷聯軸器對中故障是電動機異常振動的原因。下面分析聯軸器故障機理及故障部位,查找故障根本原因。

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