风机振动故障诊断及处理

第２１卷第１期２００６年１月

热能动力

工

程

Ｖ０１．２１．Ｎｏ．１

ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＦＯＲＴＨＥＲＭＡＬＥＮＥＲＧＹＡＮＤＰＯＷＥＲ

Ｊａｎ．，２００６

文章编号：１００１—２０６０（２００６）０１一００９６—０３

风机振动故障诊断及处理

陈莲芳，徐夕仁

（山东大学能源与动力工程学院，山东济南２５００６１）

摘要：采用ＣＳｌ２１２０双通道振动采集仪对山东临沂某电厂风机、电动机的振动频谱及相位数据进行收集，在此基础上对故障进行了诊断分析，找出风机产生振动的原因是电动机

与风机之间的齿型联轴器存在断齿、裂纹和齿面凹坑情况，且联轴器裂纹是引起振动幅值随负荷显著变化的根本原因。依据该诊断结论进行了处理，取得显著效果。该风机的振动特征及处理过程具有代表性。给出分析、诊断的思路和处理方法．可以为类似风机的振动诊断和处理提供参考。

关键词：风机振动；振动频谱；故障诊断；处理中图分类号：ＴＭ６２１

文献标识码：Ｂ

１前言

山东临沂某发电厂为３００ＭＷ进口发电机组，

其锅炉配置有２台离心式引风机，水平布置、双吸叶

轮、转子两端轴瓦支撑、进风量挡板可调，在５０％额定负荷下工作；电动机配置为鼠笼式异步电机，其额定电压为３ｋＶ，功率为ｌ

６７７

ｋＷ，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８５／ｕｎ，用红外线测温仪测

得轴瓦温度达９２℃。为查找设备问题，消除隐患，

于１１月１３日采用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，根据收集数据对故障进行了细致的分析。

２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８５肚ｍ（峰一峰值），风机

为４０胛（峰一峰值），电动机驱动端水平方向的振

收稿日期：２００５—０５一１８

作者简介：陈莲芳（１９６６一），女，山东恒台人，山东大学博士研究生

万方数据

动值较大，仅由振动值上看似乎是电动机问题，为进

一步明确故障原因，采取了以下的分析步骤。

２．１

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。

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图ｌ

电动机驱动端水平方向振动频谱

图１为转速１４８９

ｒ／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。而从图２可以看出，电动机非驱动端轴向以１倍频振动

为主。

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图２

电动机非驱动端轴向振动频谱

第１期陈莲芳，等：风机振动故障诊断及处理

・９７・

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。

２．２电机轴承与风机轴承的振动相关性分析

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情况，因此采用相关分析的方法来获取需要相位数据。

采用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倍频工作转速下两通

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、轴向的相位均接近１８０。，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。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。

２．３联轴器故障分析

对联轴器振动机理进行分析，载荷的变化会引起齿轮刚性的变化，从而引起齿轮的振动，这种振动

通常称为啮合振动。在正常情况下，啮合振动是近

似于简谐振动的小幅值振动，该振动在频谱图上会

万方数据

出现啮合频率及其各次谐波成份。当齿轮有缺陷时，特别是当齿面均匀磨损后，其谐波成份会变得格

外地突出，是齿轮磨损的一个灵敏度标志。啮合频

率的各次谐波的幅值比基波的幅值上升得快。齿面上的点蚀、剥落等损伤也会在啮合频率及其各次谐波成份中表现出来。齿故障分析可从大周期故障分析和小周期故障分析两方面着手。

２．３．１大周期故障分析

由于轴系中心扰动较大，电动机气隙变化也较大，其轴承振动信息的时域波形显示出了拍振信号

的特征，磁隙中心很不稳定。电动机与风机间齿型

联轴器为７０个齿的齿套连接方式，啮合频率７０×

２４．８２＝１７３７Ｈｚ，２倍的啮合频率为２Ｘ

７０

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３４７４Ｈｚ。

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图３

电动机驱动端轴承水平方向高频频谱

图３为转速１

４８９

ｒ／ｒａｉｎ、频率２４．８２Ｈｚ时测取的电

动机驱动端水平方向高频频谱图。由图３可以看出，频率是以齿轮轴的旋转频率为基本频率，预示齿图４为电动机驱动端轴承的高频频谱图，它显

的故障包括：齿轮胶合、疲劳和磨损等。啮合频率的出现无限的以故障齿轮的运行频率为间隔的边带

图４

电动机驱动端轴承的高频频谱

轮存在齿轮偏心、局部断裂或裂纹等故障。

２．３．２小周期故障分析

示出齿轮的啮合频率为基本频率。出现此频率特征高次谐波产生是由于齿面存在多个小缺陷（如凹点）

或断齿造成，并且啮合频率及其谐波处的振幅随故障的恶化而加大。在１、２倍的啮合频率及其谐波处

族，且其振幅随故障的恶化而加大，此故障特征符合

齿断裂或凹坑。

－９８・

，

热能动力工程

２００６正

依据上述齿轮的振动故障机理及特征可以明确地断定：电动机与风机之间的齿型联轴器存在断齿、裂纹和齿面凹坑情况，且联轴器裂纹是引起振动幅值随负荷显著变化的根本原因。２。４故障综合分析

配合问隙为０．２。０．０５ｌｎｌｎ，内部齿用油脂充分填充；

（５）更换齿型联轴器轴端密封件，保证油脂密封可靠。

午夜设备停运，拆除联轴器防护罩发现联轴器外部齿套存在一条与轴线成４５。的裂纹，已贯穿齿套

轴向１／３位置，揭开联轴器齿套后发现内齿已断裂多个，且多数齿锈蚀。由于准备充分，措施准确，设备抢修工作顺利完成。

由电动机轴承的频谱分析结论可以判断出电动

机异常振动是因齿型联轴器存在对中问题，且角向

不对中问题突出；从电动机轴承与风机轴承的水平、

垂直、轴向振动相关分析可以明确判断出电动机异

常振动的诱因为联轴器对中故障；由大周期故障分析可以判断齿型联轴器存在裂纹；小周期故障分析

推断齿型联轴器存在断齿或齿面凹坑。

依据上述分析可以明确判断：电动机与风机之

造成电厂主、辅设备的振动的原因很多，而且往往是多种原因综合作用的结果。针对山东临沂某电，一一次风机驱动电机异常振动的故障，通过先进的振动分析仪，利用频谱图来初步分析引起一次风机

４结论

间的齿型联轴器存在断齿、裂纹和齿面凹坑情况，且

联轴器裂纹是引起振动幅值随负荷显著变化的根本原因。

电动机振动的主要原因，利用相关分析可确认振动

３故障处理

根据以上设备故障分析结论，依据设备状态及机组运行负荷曲线，果断地决定选择夜间负荷低谷消除设备缺陷。

故障的处理步骤：

（１）设备停运前准备联轴器备品，所需的工器

具及相关材料；

（２）检查电动机及风机的轴瓦磨损情况，调整轴瓦间隙符合标准：轴瓦顶隙０．１５～０．３ｍｍ，侧隙均匀约为０．１０—０．１５

ｍｍ；

的主因；再通过对联轴器的大、小周期分析进一步判

断出联轴器存在裂纹和断齿凹坑的问题。，

经过对齿型联轴器的更换及联轴器中心的重新调整，电动机的异常振动现象消失。联轴器故障得到及时处理，避免了设备故障进～步扩大，保障了电网及机组的安全稳定运行。参考文献：

［１］高智勇．张根珠．离一ｔ２＂式风饥异常振动原因分析及处理［Ｊ］．热

力发电，２００４００）：９１—９３，

［２］兰灿辉．一次风机振动故障的诊断与排除！Ｊ］．烧结球Ⅲ，２｛｝０２，

２７（１）：４７—４９．

（３）更换齿型联轴器并重新找中心，联轴器拆除及复装过程中避免转子弯曲，联轴器中心应符合

［３］张汉昶．通风机的使用与维修［Ｍ］．北京：机械ｉｌｌ！ｌｋ出版｝Ｌ，

１９８５．

规定技术标准：圆距＜０．０５ｍｍ，面距＜０．０５

ｍｉｌｌ；

［４］徐英南．机械基础［Ｍ］．北京：中国劳动ｆｉｊ版社，１９８５．

（４）齿型联轴器的齿顶间隙及侧隙符合要求：

（辉编辑）

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车新技术卓

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首次安装智能的齿轮传动系统

Ｔｕｒｂｉｎｅ

据（（Ｄｉｅｓｅｌ＆ＧａｓＷｏｒｌｄｗｉｄｅ））２００５年１１月号报道，２００５年初德国Ｒｅｉｎｔｊｅｓ齿轮公司推出与已取得专利的“ＧＡＤＳ”主动

速度控制系统相结合的新的“ＩＧＳ”智能齿轮系统。

在实际应用中，该系统已在德国捕鱼船ＧＯ一１４ＶｒｏｕｗＧｒｉｅｔｊｅ上进行了运行试验。

在取得专利的ＩＧＳ系统中，ＷＡＦ２３６５型可倒车减速齿轮传动装置中的多盘离合器的制动压力被调节，以便在受控的离合器转差率下保证传递到螺旋桨的扭矩紧密匹配发动机性能图上给定点处发动机的扭矩。为了做到这一点，通过安装在齿轮箱上的传感器，ＩＧＳ系统监控动力装置速度的变化和多盘离合器内实际压力的变化使得无论是在加速、机动过程中，还是在低速或紧急停机机动过程中离合器内压力跃升与在船所有运行条件下可得到的最大扭矩相匹配。

｛吉桂明供稿）

万方数据

风机振动故障诊断及处理

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

陈莲芳， 徐夕仁， CHEN Lian-fang， XU Xi-ren山东大学能源与动力工程学院,山东,济南,250061热能动力工程

JOURNAL OF ENGINEERING FOR THERMAL ENERGY AND POWER2006,21(1)4次

参考文献(4条)

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2. 张汉昶 通风机的使用与维修 1985

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4. 高智勇;张根珠 离心式风饥异常振动原因分析及处理[期刊论文]-热力发电 2004(10)

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1. 刘占辉. 罗剑斌. 卢一兵 蛇形簧联轴器引起的振动故障诊断及处理[期刊论文]-风机技术 2011(1)2. 刘占辉. 罗剑斌. 卢一兵 蛇形簧联轴器引起的振动故障诊断与处理[期刊论文]-电力安全技术 2011(2)3. 汪庆华. 王敬涛. 邓东花 基于径向基神经网络的旋转机械故障诊断[期刊论文]-现代电子技术 2010(18)4. 曹翠芝. 丁文峰 循环水冷却塔风机故障的原因分析及改造[期刊论文]-风机技术 2008(5)

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