王魯濟(jì)

(山鋼集團(tuán)濟(jì)鋼煉鐵廠，山東 濟(jì)南 250101)

一、前言

設(shè)備管理的前沿是設(shè)備點(diǎn)檢，傳統(tǒng)的設(shè)備點(diǎn)檢是靠人的感覺和經(jīng)驗(yàn)判斷設(shè)備狀態(tài)，可靠性低。用簡(jiǎn)單的儀器進(jìn)行測(cè)試無法找出設(shè)備隱患，通過設(shè)備狀態(tài)點(diǎn)檢及精密診斷能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備早期故障。

二、通過數(shù)據(jù)分析掌握設(shè)備狀態(tài)

設(shè)備狀態(tài)點(diǎn)檢系統(tǒng)具有簡(jiǎn)便的、圖形化的數(shù)據(jù)分析功能。按信號(hào)處理方式的不同,設(shè)備狀態(tài)點(diǎn)檢包括時(shí)域分析、趨勢(shì)分析、頻域分析和專用分析(如共振解調(diào))。不同的分析方法都有其專門用途。各項(xiàng)點(diǎn)檢數(shù)據(jù)上傳后系統(tǒng)可自動(dòng)生成頻譜圖，通過頻譜圖等的分析，可判斷出設(shè)備故障原因并預(yù)測(cè)出設(shè)備劣化趨勢(shì)。時(shí)域分析可直接對(duì)設(shè)備故障作出初步判斷,包括時(shí)間波形圖、棒圖等。趨勢(shì)分析可獲得設(shè)備狀態(tài)發(fā)展的趨勢(shì)。包括趨勢(shì)圖、歷史趨勢(shì)圖、單個(gè)測(cè)點(diǎn)的多特征參數(shù)趨勢(shì)圖、多個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量值趨勢(shì)圖等。頻域分析的目的是將構(gòu)成信號(hào)的各種頻率成分都分解開,以便進(jìn)行振動(dòng)源或故障源的識(shí)別，包括幅值譜、倒頻譜、多個(gè)測(cè)點(diǎn)的多頻譜、瀑布圖、窄帶包絡(luò)分析等。專用分析的目的是提高信噪比，突出頻譜中故障特征頻率成的譜線。

三、診斷實(shí)例

1.實(shí)例1：3#1750高爐發(fā)電機(jī)型號(hào)為QFRW2-15-2-10.5，功率15MW。2012年1月8日，由離線點(diǎn)檢測(cè)振動(dòng)數(shù)椐(為電機(jī)負(fù)荷端軸承座振動(dòng)數(shù)椐)顯示，速度值水平方向?yàn)?8.26 mm/s，通過頻譜分析1倍頻、3倍頻為主要頻率，初步診斷為轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡、不對(duì)中、松動(dòng)、軸瓦有損壞現(xiàn)象。但機(jī)組在線3#TRT機(jī)組的軸振動(dòng)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)采用vibro-meter公司的VM600產(chǎn)品，顯示軸位移的數(shù)椐為16UM(此系統(tǒng)沒有分析診斷功能)，車間維修人員認(rèn)為無故障，專業(yè)診斷人員通過檢測(cè)殼振動(dòng)數(shù)椐及頻譜等認(rèn)為有故障，建議盡快對(duì)機(jī)組進(jìn)行檢修。2012年1月10日機(jī)組進(jìn)行檢修發(fā)現(xiàn)軸瓦已振壞，更換軸瓦后機(jī)組開機(jī)，振動(dòng)數(shù)椐降為10.93mm/s，3倍頻下降，1倍頻仍偏大，2012年1月14日再次停機(jī)做現(xiàn)場(chǎng)在線動(dòng)平衡，負(fù)荷端加300g，再次開機(jī)振動(dòng)降為2.36mm/s，機(jī)組正常運(yùn)行。如果沒有發(fā)現(xiàn)此故障，將造成更大的設(shè)備故障。

見圖1時(shí)域分析、圖2頻譜分析、圖3振動(dòng)趨勢(shì)。

圖1 水平振動(dòng)時(shí)域分析

圖2 水平振動(dòng)頻譜圖

圖3 水平振動(dòng)趨勢(shì)圖

2.實(shí)例2：150t干熄焦發(fā)型號(hào)N25-8.82，額定功率25MW，額定轉(zhuǎn)速3 000r/min。

2011年6月13日150t干熄焦鍋爐中修更換爐管時(shí)，同步機(jī)組中修實(shí)施的檢修項(xiàng)目：(1)汽輪機(jī)開蓋離線進(jìn)行轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡。原計(jì)劃為低速動(dòng)平衡，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子吊出后發(fā)現(xiàn)電軸徑處出現(xiàn)磨損，隨確定汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子返廠修復(fù)軸徑并進(jìn)行高速動(dòng)平衡。(2)汽輪機(jī)軸承中心，頂部、側(cè)間隙，緊力調(diào)整。(3)上下汽缸軸封、汽封、油擋更換并調(diào)整間隙。(4)油口及油囊清理調(diào)整，速關(guān)閥漏油修復(fù)。(5)調(diào)節(jié)汽閥拆檢及閥桿漏汽處理。(6)盤車潤(rùn)滑油管滲油處理。(7)更換注油器。(8)發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)清灰。(9)潤(rùn)滑油箱清理換油。7月14日汽輪機(jī)中修結(jié)束，16日暖機(jī)、沖轉(zhuǎn)，12:20發(fā)電并網(wǎng)，發(fā)電負(fù)荷增至15 000kW前，振動(dòng)符合要求，15:30發(fā)電負(fù)荷在15 000kW時(shí)左右振動(dòng)突然增大，2＃、3＃在線監(jiān)測(cè)(此系統(tǒng)沒有分析診斷功能)軸振動(dòng)達(dá)到110μm，隨降低負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷降至4 000kW時(shí)，2＃、3＃軸振動(dòng)仍達(dá)90μm，機(jī)組不能繼續(xù)維持安全運(yùn)行。19日決定停機(jī)4天進(jìn)行問題檢查和排除。汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組于19日20:15解列停機(jī)。汽輪機(jī)經(jīng)過降溫后，21日開2＃和3＃軸瓦大蓋后，復(fù)查機(jī)組中心及各間隙、軸瓦緊力。中心復(fù)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)中心比汽輪機(jī)中心高150μm，端面間隙也發(fā)生了變化。隨進(jìn)行調(diào)整，發(fā)電機(jī)中心調(diào)至低于汽輪機(jī)軸10μm，3＃軸瓦緊力調(diào)整至50μm、4＃軸瓦緊力調(diào)整至60μm。調(diào)整完畢，22日16:35，機(jī)組并網(wǎng)試運(yùn)行，發(fā)電并網(wǎng)后，經(jīng)測(cè)量振動(dòng)依然過大不符合運(yùn)行要求，用設(shè)備狀態(tài)點(diǎn)檢監(jiān)測(cè)獲取殼振動(dòng)時(shí)域波形、頻譜圖振動(dòng)見表1、2。

表1

測(cè)點(diǎn)：150t干熄焦發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)水平。

動(dòng)態(tài)分析結(jié)論：此發(fā)電機(jī)單從頻譜上分析是轉(zhuǎn)子平衡不好。分析見表2。

表2

測(cè)點(diǎn)：150t干熄焦發(fā)電機(jī)底座垂直。

動(dòng)態(tài)分析結(jié)論:此測(cè)點(diǎn)位為2#瓦底座位，基礎(chǔ)松動(dòng)存在。

故障進(jìn)一步分析：通過以上兩個(gè)測(cè)點(diǎn)位分析，轉(zhuǎn)子存在不平衡，頻譜分析1倍頻的故障機(jī)理有許多，轉(zhuǎn)子不平衡、基礎(chǔ)松動(dòng)，不平衡是振源，但松動(dòng)是放大器，基礎(chǔ)臺(tái)板松動(dòng)的原因是由于長(zhǎng)期汽輪機(jī)軸端漏水汽將基礎(chǔ)臺(tái)板下面水泥混合層破壞，原因查出后進(jìn)行處理，對(duì)這個(gè)位聯(lián)接長(zhǎng)絲桿緊固處理不起作用，采取了將臺(tái)板與汽輪機(jī)平臺(tái)焊在一起的方法，試車后振動(dòng)仍很大，做在線機(jī)組動(dòng)平衡也只能將原有的振動(dòng)速度降一半左右。7月23日至24日，省電力科學(xué)研究院人員對(duì)機(jī)組進(jìn)行了在線頻譜分析及在線動(dòng)平衡，先后3次共加平衡重量約1 400g。試機(jī)后2#瓦水平振動(dòng)速度值降為5.7mm/s，振動(dòng)速度值降一半，于24日14:30并網(wǎng)發(fā)電，機(jī)組運(yùn)行至今。

3.實(shí)例3：400m2燒結(jié)機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組于2011年8月10日因振動(dòng)傳感器信號(hào)線短路突然跳機(jī)，再次沖轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示(此系統(tǒng)沒有分析診斷功能)軸振動(dòng)124μm，經(jīng)檢修人員對(duì)汽輪機(jī)對(duì)中進(jìn)行調(diào)整后再次運(yùn)行仍在83μm，達(dá)不到良好指標(biāo)，2011年8月13日對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)測(cè)試振動(dòng)數(shù)椐見表3。

表3

測(cè)點(diǎn)：400燒結(jié)機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電、發(fā)電機(jī)負(fù)荷端。

動(dòng)態(tài)分析結(jié)論：從頻譜上看汽輪機(jī)存在嚴(yán)重的不平衡或軸彎曲。

2011年8月14日在線做動(dòng)平衡，發(fā)電機(jī)負(fù)荷端先后3次共加平衡重量約300g，殼振動(dòng)速度值降為2.3mm/s，軸振動(dòng)降為17μm，達(dá)到了良好的運(yùn)行狀態(tài)。

四、結(jié)論

1.設(shè)備狀態(tài)點(diǎn)檢可掌握汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障診斷分析的振動(dòng)趨勢(shì)，根椐設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)制定檢修方案，減少了過修或欠修，從而節(jié)約了資金。

2.設(shè)備狀態(tài)點(diǎn)檢，狀態(tài)數(shù)椐維修是根據(jù)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行檢修，因此必須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析設(shè)備狀態(tài)，在故障發(fā)生的潛伏期便可根據(jù)狀態(tài)檢修使設(shè)備缺欠及時(shí)得到處理。因此基本上消除一般性故障。

3.由于按實(shí)際需要進(jìn)行檢修，防止了檢修過剩，從而消除了由于多余檢修而帶來的新的故障。

[1]牛陰忠．設(shè)備故障的振動(dòng)識(shí)別方法與實(shí)例[M]．冶金工業(yè)出版社，1994．

[2]夏根福，孫蕙慶．風(fēng)機(jī)不平衡與基礎(chǔ)松動(dòng)故障共存時(shí)的振動(dòng)分析[J]．振動(dòng)與沖擊，1995，14(2)：44—47．

[3]韓捷，張瑞標(biāo)．旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障機(jī)理及診斷技術(shù)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，1997．

[4]董雅羅等．發(fā)電設(shè)備狀態(tài)檢修[M]．中國(guó)電力出版社．