振動分析儀對風機振動診斷分析案例
2013年7月22日,車間在日常巡檢的時候發現有一臺風機的電機振動變大,需要對其進行振動診斷。該風機為車間通風系統的設備,由電機通過三角帶驅動,電機功率為90kW。與車間進行了溝通得知,該電機是一臺已經使用了近一年的舊電機,在更換到這臺風機之前軸承一直沒有檢查,這次振動情況是在半個月以前逐步出現的,到現在越來越嚴重。在檢測前用手先感知了一下電機,發現振動大致表現為明顯的沖擊,沖擊幅度較大,尤其是電機傳動側。但風機上的沖擊并不明顯。又逐個檢查了電機以及風機的地腳螺栓,并沒有發現地腳螺栓出現松動的情況,隨后又檢查了風機的減震墊,也沒有發現什么異常現象。隨后對電機兩端進行了振動信號的采樣,并進行了故障分析,以下是分析的具體過程。
信號分析
從圖1中水平、豎直兩個方向的頻譜可以很明顯地看到,工頻占絕對主導。***先可以排除電機軸承故障。這個與動平衡不良很是相似,如果風機的動平衡不良的話,就會對電機的振動造成影響,也會形成這樣的頻譜。測量風機的振動頻譜,并未發現風機存在平衡故障,這樣就排除了風機平衡對電機造成的影響。同時通過測量電機的風扇端的振動發現,水平和豎直方向上的工頻的幅值在2m m/s左右,這個與電機傳動側的工頻相差很大,如果是電機存在不平衡故障的話,兩側的工頻一般情況不會相差這么大,所以根據經驗判斷電機本身也不存在平衡的問題。再結合檢測前對該設備的現場檢查,松動的可能性越來越大。在常見的一般情況下,松動故障在頻譜中常表現為,工頻占主導,并帶有***次諧頻,并且諧頻與工頻的幅值相差不是很大。這種情況下的松動,一般常見的是在設備零件上的表現為軸承位的磨損,而這種磨損往往不是非常的嚴重,還無法造成設備結構性的缺陷。而如果軸承位磨損很嚴重的時候,頻譜往往會表現為結構性故障頻譜的特點。也就是像這種情況,工頻占主導,雖然有諧頻,但是諧頻的幅值與工頻的幅值相比的話,相差非常大。
時域分析
從圖2兩個方向上的時域形態看到,不是平衡故障的那種正弦形態,這一點上也可以排除電機平衡出現故障的可能。同時時域譜中可以看到明顯的沖擊形態,這個沖擊用手可以明顯地感覺到,這說明沖擊故障已經比較嚴重了。為了近一步對軸承松動故障的確認,又對電機傳動側電機軸的溫度進行了紅外線測量,顯示溫度接近90℃,說明軸承處于非正常狀態,很有可能就是軸承在軸承位處開始了自轉,從而導致軸的溫度的上升。根據振動分析再結合以上的各個實際情況,判斷電機傳動側軸承松動嚴重,建議車間盡快對電機進行更換。車間當天就對該軸承進行了緊急更換。從拆卸現場可以看到電機傳動側軸承位嚴重磨損,磨損量在軸承位處達到接近3m m。軸頭磨損照片如圖3。
結論
從這個案例可以看到,當軸承位磨損非常嚴重的時候,其頻譜往往是工頻占絕對主導地位,工頻的諧頻幅值與工頻的幅值相差巨大。出現這種情況時需要在時域中觀察,要注意將其與平衡故障相區分。