何 杉，王靜平

（1.中海石油技術(shù)檢測有限公司，天津 300452；2.濮陽市雙發(fā)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司，河南 濮陽 457001）

一、引言

風(fēng)機(jī)在海上動設(shè)備的故障率相對較高，包括風(fēng)扇不平衡、機(jī)組不對中、皮帶磨損或張緊力不適、軸承磨損等。如果這些故障不能及時發(fā)現(xiàn)，會給油田生產(chǎn)帶來重大損失。

頻譜分析技術(shù)是狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的一種有效手段。通過采集設(shè)備現(xiàn)場信號，然后做FFT變換等處理，從而得到信號的頻率分布和幅值大小。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時它的振動會明顯增大，相應(yīng)的頻率會出現(xiàn)在振動信號中，通過頻譜分析可以找到故障原因。從而采取相應(yīng)的維修措施，并使維修具有很強(qiáng)的針對性。

二、以下對風(fēng)機(jī)故障案例進(jìn)行分析

1.風(fēng)扇不平衡

不平衡是由于轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量偏心或轉(zhuǎn)子部件缺損造成的故障。當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)不平衡故障時會出現(xiàn)如下狀況。(1)其頻譜圖以工頻為主導(dǎo)；(2)時域波形為正弦波；(3)軸心軌跡為橢圓；(4)相位穩(wěn)定。

某平臺空壓機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)振動幅值較高(49.54mm/s)，在電機(jī)前后軸承處水平或垂直方向的振動頻譜圖中均以工頻為主導(dǎo)，時域波形成正弦波，電機(jī)驅(qū)動端水平方向測點(diǎn)的頻譜圖和時域波形圖如圖1所示。

頻譜中以工頻為主導(dǎo)，時域波形呈正弦波是不平衡故障的典型特征。對風(fēng)扇做動平衡后風(fēng)機(jī)振動降為正常水平。

2.機(jī)組不對中

機(jī)組各轉(zhuǎn)子之間通過聯(lián)軸器、齒輪或皮帶等傳動部件連接。由于安裝誤差、承載后的變形、基礎(chǔ)的沉降不均等原因，造成機(jī)組工作狀態(tài)時各轉(zhuǎn)子軸線之間產(chǎn)生軸線平行位移及角度位移或綜合位移的狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障的60%是由于不對中引起的。

轉(zhuǎn)子出現(xiàn)不對中故障時。(1)頻譜中可見明顯2倍頻(有時2倍頻不明顯)；(2)軸向振動明顯；(3)軸心軌跡為雙環(huán)橢圓。

某風(fēng)機(jī)在監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動端軸向振動從2010年11月份的1.7mm/s突然增加到8.114mm/s，水平方向和垂直方向也有所增加，但是軸向增加最多，頻譜中以工頻和2倍頻為主，如圖2所示。

工頻和2倍頻是機(jī)組不對中的典型特征，尤其是軸向振動增加時，機(jī)組重新對中后軸向振動降為0.9572mm/s。

3.皮帶磨損或張緊力不適

當(dāng)機(jī)組通過皮帶傳遞動力時，由于長時間運(yùn)轉(zhuǎn)，皮帶容易出現(xiàn)磨損和張緊力不均現(xiàn)象，在頻譜中會出現(xiàn)明顯的皮帶通過頻率，它比兩邊的工頻小，易區(qū)分。如果振動幅值較高時，應(yīng)及時調(diào)整皮帶的張緊力。

某皮帶傳動的風(fēng)機(jī)，在電機(jī)驅(qū)動端的頻譜中，除了電機(jī)和風(fēng)扇的工頻外，皮帶通過頻率及其諧波均明顯。檢查發(fā)現(xiàn)皮帶有明顯的磨損，更換皮帶后，機(jī)組運(yùn)行正常。

4.軸承故障

軸承故障包括潤滑不良、磨損、安裝不當(dāng)?shù)葞追N情況。

軸承潤滑不良一般表現(xiàn)為加速度包絡(luò)值較大且包絡(luò)譜中地腳能量豐富。補(bǔ)充潤滑脂(油)后包絡(luò)值明顯下降。如加速度包絡(luò)值無明顯下降，可能是由于軸承間隙偏大造成的。

一般的軸承磨損故障都會表現(xiàn)為振動值較大并有增加趨勢，在加速度包絡(luò)譜和速度譜中有軸承(外圈、內(nèi)圈、保持架或滾動體)的缺陷頻率及其諧波，時域波形有明顯沖擊現(xiàn)象，現(xiàn)場還能聽到異常噪聲。某皮帶傳動的風(fēng)機(jī)非驅(qū)動端軸承出現(xiàn)故障時的頻譜圖如圖3所示，具有軸承故障的明顯特征。停機(jī)檢查時發(fā)現(xiàn)雙列軸承中的一個保持架已經(jīng)斷裂，更換軸承后振動正常。

軸承安裝時，間隙調(diào)整不當(dāng)，這時頻譜中會出現(xiàn)軸承缺陷頻率，此時應(yīng)重新調(diào)整軸承間隙。

[1]黃志堅(jiān)，高立新，廖一凡等.機(jī)械設(shè)備振動故障監(jiān)測與診斷[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

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