锅炉水泵振动诊断分析案例

问题的出现

锅炉给水泵并联供水，其中 B104 给水泵型号为4ZDG 一12，流量 46 t／h ，压力 6．0 M Pa；配用 电机为 JK 113 —2 ，轴承型号为 N SK 6316C3 ，转速为 2 990 r／m in 。2007 年 2 月 9 日发现 4ZD G 一12 给水泵电机轴承振动突然增大。如果不进行及时处理，将导致电机轴承损坏 、抱轴 ，引起锅炉负荷大幅波动 ，严重影响系统供汽稳定 。测得 给水泵电机负荷侧轴 承在水平 、垂直和轴向的振动幅值分别为90、75、65u m ，电机振动幅值超过企业要求小于 50 um 的振动标准 ；测得 电机4 个底脚螺栓垂直方向的振动幅值分布如图 1 所示 。

2 原因分析及处理

4ZDG 一12 给水泵联轴器侧轴承轴向振动良好(振动幅值 25u m )，电机与水泵联轴器对中正常，表明振动主要由电机侧故障引起。电机底座紧固螺栓垂直方向振动偏大，且振动沿对角线有规律摆动(见图 1)，认为电机底座存在定向振动为此 ，决定检查电机底脚螺栓及底板是否存在松动现象。

停泵检查发现 ，焊接在振动 幅值为 38um 处的底脚螺栓下部的紧固压板出现 3 cm 长的裂纹 ，振动幅值为35um 处的底脚螺栓锁紧螺母紧力不足 ，二者导致紧固螺栓松动 ，引起底脚振动沿对角线定向摆动。焊接紧固处理后运行 ，测得底脚螺栓垂直方向振动幅值降至正常范围(见图 1)；4ZDG 一12 给水泵电机负荷侧轴承在水平、垂直、轴向的振动幅值分别为 52 、48、41 um ，同处理前比较，虽然振动幅值大幅下降，但水平振动仍超过50 um 的企业标准。 用数据采集故障振动系统对4ZDG 一12 给水泵电机负荷侧轴承进行了振动测量，水平和垂直方向的振动信号频谱见图2。

从图 2 可以看 出：电机轴承振动能量主要集中在 1倍频(5O Hz)，4 倍频(197．5 Hz)及 2 倍频(100 Hz)，同时出现 3 倍频(147．5 H z)、8 倍频(397．5 H z)等高倍频。根据转子不平衡故障突出表现为 1倍频振动幅值大?和转子支撑系统连接松动故障的机理与诊断 推测，4ZDG 一12 给水泵电机因转子不平衡产生基频振 动外 ，还存在配合间隙松动故障。

为确定4ZDG 一12 给水泵 电机是否存在以不平衡故障为主，进一步对电机负荷侧轴承进行基频振动相位测量 ，测得电机水平方向的基频振动速度 7．2 m m ／s、相位 I13度，垂直方向的基频振动速度 6．5 m m／s、相位 142度，相位不稳定，二者相位差为 29度。

虽然电机轴承的基频振动能量占主导，但是电机轴承在水平 与垂直 方向上的振动相位差为29度，相位不稳定 ，故振动故障不应 以转子不平衡为主。因为不平衡离心力一般将在轴承的水平和垂直方向上产生接近于 90的相位差 ，且相位稳定 ；同时电机轴承出现 2 、3 、4 、8 等倍频成分 ，且4 、2 倍频振动能量明显，振动不稳定 ，认为 4ZD G—l2 给水泵电机存在的主要故障为轴承配合间隙过大。

检修电机轴承发现前后端盖拆卸轻松，电机自由侧轴承外圈表面附着高温碳化黑色物质，电机自由侧轴承端盖的轴承室磨出明显的沟槽 用内径千分尺测量轴承室孔径 为 170．29 m m ，轴承外圈与轴承室配合间隙达 0．29 mm ，配合间隙超差过大。

对电机轴端盖轴承室进行清洗、刷镀、车削处理后留有 0．0 1mm的过盈量，重新装配后运行，电机轴承水平、垂直、轴向的振动幅分别为 l7 、11、10 um ，处理结果达到了要求。

3 结语

定向振动、转子不平衡 、滚动轴承间隙大等故障的振动频率主要表现在转速频率及其倍频上，存在着很大的相似性。机座松动、基础共振、机体变形等定 向振动在相互垂直的两个方 向的相位差一般接近 0度或者 180度，相位 不稳定 ；而转子固有不平衡 、转子弯曲、突然失衡等引起的不平衡在相互垂直两个方向的相位差接近 90度，相位较稳定；滚动轴承间隙大的振动频率为转速频率，且高倍频成分明显。排除 了转子不平衡和机座松动后 ，可考虑轴承间隙大的故障。因此，存在两个以上的复合振动故障需要认真的从振动频率、相位差 、振动方向、振动部位等多个方面去综合分析判断，才能准确找到故障的部位和原因，提出解决措施。