备煤破碎机故障诊断与处理

就是这样子同学

一、机组及振动概况
某焦化备煤车间采用扬州伟江机械有限公司生产的PFCK1825可逆反击锤式破碎机，转子直径1800㎜，转子长度2500㎜，配套上海电机，电机功率900kw,转速为750r/min,电机和破碎机之间采用液力耦合器连接，共六道轴承，电机侧采用端盖式支撑轴承座，座落在钢结构水泥基础上，破碎机采用落地式轴承，通过台板座落在水泥基础上，机组所有轴承均采用滚动轴承，于2011年投入运行。设备结构简图如图1所示。2018年11月份破碎机组振动增大，空载时，破碎机驱动端振幅就已达到14mm/s（500μm）。表2是运行人员测试数据，从表2数据看出，5号、6号轴承水平数值较大，轴向数值次之，垂直数值较小。发现故障后，车间检修人员对破碎机轴承、液力耦合器进行了更换，同时进行了找正，但效果不佳，为分析破碎机在运行过程中振动较大的原因，决定对其进行振动频谱检测，查找振动原因并提出检修建议。

二、测试数据
本次数据采集采用合肥伟博vibro905A四通道现场振动分析仪,配置美国CTC公司生产的 VE-101速度传感器。车间检修人员曾单试电机，电机轴承最大值2mm/s以下，这就表明电机本身平衡不存在问题。同时考虑到破碎机驱动端(5号)与非驱动端轴承(6号)水平方向的振幅最大，因此将传感器布置在破碎机5号与6号轴承的水平方向，在空载750rpm时测得破碎机5号与6号轴承的振动数据。

1、5号轴承波形、频谱，如图2、图3。

2、6号轴承波形、频谱，如图4、图5.

3、为进一步查明原因，通过测试进一步获取了停机伯德图，如图6。

4、5号、6号轴承特征量列表，如表2.

三、诊断分析
引起机组振动故障原因总的来说只有两个方面：一是支撑动刚度不足，二是激振力大。A=P/K 其中A表示振幅，P表示激振力，K表示部件动刚度，从式中就可以看出轴承振幅与激振力成正比，与动刚度成反比。因此破碎机振动大的原因主要从支撑动刚度和激振力两方面进行排除分析。

1、支撑动刚度
对于轴承振动来说，支撑动刚度（包括轴承座、轴承盖、、钢结构、基础台板、基础横梁）包括连接刚度、结构刚度、共振三个要素组成。
首先检查了破碎机落地式轴承各点的差别振动，差值均不大，且车间在检修过程中对地脚以及固定螺栓都进行了紧固，因此连接刚度不足可排除。
从表2可以看出，5号轴承水平方向振幅是垂直方向的4.5倍，6号轴承水平方向振幅是垂直方向的5.5倍，这有可能是轴承水平方向的固有频率与激振力频率一致，产生共振，由于受电机工频运转以及仪器的影响，无法进行转速试验和敲击试验，无法对共振进行进一步诊断。
结构刚度与设计有关，从消振来说，现场增加结构刚度非常困难，例如有些大型火力发电机组，支撑动刚度明显偏低，为此一些电厂和制造厂在多台不同型式机组上，很多地方对这些轴瓦的结构刚度进行加固，企图减少轴瓦振动，均没有取得明显效果。最后消振还是从降低激振力入手，因此从现场诊断来说，无需进一步查明轴承座结构刚度。

2、激振力
（1）排除轴承问题
破碎机驱动端与非驱动端的轴承型号均为6040，转速为750rpm，经计算其：
外圈特征频率BPOF=76Hz
内圈特征频率BPIF=99Hz
滚动体特征频率BSF=94Hz
保持架特征频率FTF=5.375Hz
速度谱比较干净，以工频振动为主，未出现轴承故障特征频率，同时波形为标准的正弦波，因此轴承问题基本可以排除。
（2）从振动特征量表和频谱图可以看出2x的幅值甚微，结合检修数据，不对中基本可以排除。
（3）液力耦合器在测试之前已更换，出现不平衡的可能性比较小。
（4）破碎机存在不平衡，依据如下：
① 破碎机驱动端与非驱动端测点速度谱均以工频振动为主，其他成分可以忽略不计。
② 速度波形为标准的正弦波。
③ 空载测试时振幅和相位比较稳定。
④从伯德图可以看出5号、6号轴承振幅随转速升高而升高，两者成正比。

二、处理措施
从上述的分析可以看出破碎机振动大原因主要有两个：
1、机组可能存在共振；
2、机组存在不平衡。
对于第一个原因虽无法进一步探明，但对于现场来说，即使判明机组存在共振，改变这些部件自振频率避开共振往往很困难，最后还得从降低激振力入手，有资料表明，不论是转子存在支撑系统共振，还是系统部件共振，例如汽缸、励磁机静子的共振，使轴承某一方向振动过大，在采用降低激振力的措施后，这些共振部件和轴承振幅都达到了良好水平。
降低激振力的措施主要有两个：
1、现场动平衡。
2、更换破碎机转子。
因现场不具备动平衡的条件，破碎机转子具有一定的轴向长度，需采用双平面动平衡，电机、破碎机、外伸端都不具备加重条件。
基于上述因素，决定对破碎机转子进行更换。
三、检修效果
破碎机转子更换后，用激光对中仪重新找正，启机试车振动良好，破碎机振动下降至2mm/s。


四、结论
1、通过此次频谱分析准确判断故障类型，避免了恶性事故发生，达到了预判性维修设备故障的目的。
2、对关键性设备，特备是单机设备，应该建立长期的趋势分析，采用精密点检，否则会给后续的分析带来一定的的困难。
3、关键设备的检修必须专人负责，同时对相关检修数据负责。


参考文献

［1］施维新、石静波.汽轮发电机组振动及事故.中国电力出版社
［2］易良榘.简易振动诊断现场实用技术.机械工业出版社
［3］罗克维尔自动化公司.振动技术入门.内部教材
［4］寇胜利.汽轮发电机组的振动及现场平衡.中国电力出版社

四倍频

不错，谢谢分享

blueshaha

感谢分享，分析的十分详细。

haisenami

你不会是武钢焦化备煤的吧？

ljw_523

多谢分享！

haisenami

滚动体特征频率计算有误？