基于矢量的风机振动监测与诊断

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1、□使用维护基于矢量的风机振动监测与诊断VibrationMonitoringandFaultDiagnosisofFanBasedonVibrationVector孔文梅/东南大学测振中心阙红林/湖南金竹山发电厂摘要：介绍了振动相位的概念和测量方法，提出了振动矢量的概念，并结合基于振动故障案例进行了矢量监测分析，和基于振动相位的动平衡配重一次加重法，指出了振动相位对于振动分析的重要性。关键词：风机振动相位诊断中图分类号：TH113.2+5文献标识码：B文章编号：1006-8155（2005）05-0061-02

2、Abstract：Theconceptandmeasuringmethodofvibrationsignalphaseisintroduced.Theconceptofvibrationvectorisputforward.successfulbalancemethodwithtrialweightforonlyonetimeissummarizedbyvibrationtroubleexamples.Itisconcludedthatphaseisveryimportantforvibrationanalys

3、is.Keywords：FanVibrationPhaseDiagnosis1引言振动直接影响到风机的安全稳定运行，严重时还会导致设备损坏等恶性事故的发生。在对风机振动进行监测时，厂方大都只重视振动的幅值，即以振动的大小作为振动监测、分析和状态检测的依据。这种方法虽然在多数情况下有效，但在一些特殊情况下，却会掩盖振动现象，造成技术人员的误解。随着现代测试技术的发展，振动相位的测量技术已越来越可靠。技术人员通过振动相位测量，对振动问题的认识将会大大加深。本文结合笔者处理过的几台风机振动故障，介绍了基于振动幅值和相

4、位的矢量监测模型以及相位在振动分析中的重要性。2相位的概念和测量方法如图1所示，在旋转轴上开一缺口，用涡流传感器对准转轴，当轴上缺口转到涡流传感器处时，涡流传感器便会产生如图1所示的脉冲输出。同时用振动传感器测量轴的振动，得到相应的轴振信号，比较轴振信号与脉冲信号，求出脉冲到其后振动信号最大点之间的角度差，即以此为相位。键相脉冲的产生也可以通过在转轴上刷黑漆和贴反光带，利用光电传感器光电效应的方法来获取。图1相位测量示意图图2振动矢量监测图3振动矢量的概念振动监测时，厂方大都只重视振动的大小。当振动超过设定阈值

5、后，就开始报警或自动停机。这种方法实际上是把振动问题简单化，也就是把振动量作为一个标量来看待。有了相位后，对振动问题的认识除了大小外还有角度。此时振动就可以用如图2所示的“靶图”来表示。振动问题由此而成为一个矢量概念。在透平机械振动监测中，已有一些国家采用联合振动幅值和角度的矢量模型对机组进行监测。这种方法是以某一区域作为安全区，一旦振动矢量点落到安全区外，机组便会报警或采取保护动作。4基于振动矢量的风机振动分析案例_______________________收稿日期:2005-09-07南京市某台轴流压缩机

6、大修后开机，运行中发现振动较大。该机振动经常在50～70μ2m之间变化。考虑到振动变化幅度在20μm左右，而振动的基数为50μm，明显偏大，起初简单地认为该机振动只是一个不平衡问题。但当到现场测试时，发现情况完全不同。机组开机运行6h内的振动变化可以简单地表示为60∠90°→50∠180°→70∠260°。虽然振动振幅的变化在50～70μm之间，变化幅度不大，但考虑了相位后，发现振动变化幅度很大，达到了130μm左右。如此大的变化幅度肯定不仅仅是不平衡故障引起的。打开机组检查发现，转子两端气封摩擦很严重，转子表

7、面局部磨得发蓝。进一步检查发现，转子在气缸里倾斜，调整转子与气缸的同心度后，再次开机，振动平稳，通过一次动平衡试验，使运行达到稳定。5基于振动矢量的动平衡一次加重法目前，很多企业风机动平衡工作仍然采用传统的三点法。这种方法只需根据振动幅值，通过在转子圆周上3个方位试加重的方法来确定动平衡配重。这种方法虽然看起来简单，但是机组需要反复启停多次，不仅费时、费力，而且动平衡精度也不是很高。有了相位后，可以由振动相位推算出不平衡所在角度。以图3所示传感器布置为例进行分析。相位反映的是振动信号高点滞后于键相信号之间的角度

8、，因此，由振动传感器逆转一个相位角，即可找到振动高点P。由振动理论可知，不平衡力总是超前振动高点一个滞后角，因此由高点P顺转一个滞后角，即可找到不平衡所在位置Q。不平衡所在位置的对面T就是应该加平衡配重的位置。假设振动相位45°，取滞后角90°，由图3可知，实际加重位置即为由转轴上键相标记逆转225°处。采用这种方法，现场动平衡一次成功的准确率可达70％以上，大大减少了开机次数和工作强