機電設(shè)備安裝問題分析及處理論文
摘要：機電設(shè)備安裝后調(diào)試過程中發(fā)生振動超標，對施工進度產(chǎn)生嚴重滯后，處理不好振動問題，設(shè)備運行壽命將受到影響。臥式泵主要由電機、聯(lián)軸器、泵體等組成。現(xiàn)場運用機電設(shè)備振動分析理論，通過提高安裝精度，處理振動超差問題。
關(guān)鍵詞：振動分析理論；振動標準；壓縮機；電機
1引言
通用機電設(shè)備中，泵、風機、壓縮機、電機等使用較多，且安裝后調(diào)試過程中，振動問題在故障中占較大比重，對施工進度產(chǎn)生嚴重滯后，處理不好振動問題，設(shè)備運行壽命將受到影響。振動反映設(shè)備的運行狀況，設(shè)備正常運行時，振動數(shù)值和振動變化值較小；當振動數(shù)值增大時，說明設(shè)備出現(xiàn)一定程度異常。振動是機電設(shè)備安全運行評估重要指標，是影響設(shè)備安全、穩(wěn)定運行重要因素[1]。文章主要對壓縮機、泵、電機等機電設(shè)備振動超差問題進行分析，運用設(shè)備故障診斷技術(shù)，處理機電設(shè)備安裝后振動超差故障，并對相關(guān)處理過程、方法進行總結(jié)，以期找到類似設(shè)備，現(xiàn)場調(diào)試過程中，振動問題處理的有效方法。
2機電設(shè)備振動分析理論及標準
機械振動是指物體圍繞其平衡位置作往復(fù)交替的運動。機械振動的來源主要由機器零件制造公差、組裝間隙、零件間摩擦、旋轉(zhuǎn)不平衡等造成。振動按產(chǎn)生原因分為自由振動、受迫振動、自激振動，機械故障產(chǎn)生的振動，多屬于受迫振動和自激振動。振動按振動頻分為高頻振動、中頻振動、低頻振動，它是設(shè)備診斷中重要概念，是設(shè)備振動分析的重要工具。常用振動測量參數(shù)有速度、位移、加速度，國際上振動速度是常用分析診斷參數(shù)，振動速度單位：mm/s；位移單位：μm；加速度單位：m/s2[2]。機電設(shè)備是由多個部件裝配組成的振動系統(tǒng)，當系統(tǒng)以某階振型振動時，稱為某階主振動。它由多個零部件振動疊加而成，與設(shè)備整體質(zhì)量和剛度有關(guān)，質(zhì)量增大或剛度減小頻率降低，反之增高。可通過改變設(shè)備零部件質(zhì)量、配合尺寸，系統(tǒng)剛度來調(diào)整設(shè)備主振動，避免共振和設(shè)備振動超標等問題。機電設(shè)備中與轉(zhuǎn)速相等的頻率用1X表示，稱為工頻或基頻（固有頻率），用傅立葉變換進行振動頻譜分析，得到不等的工頻成分，用以不同故障分析。例如，熱變形、不平衡、共振、剛度不足、摩擦等故障的特征頻率都是工頻，對故障性質(zhì)作一個初步、定性判斷。機電設(shè)備振動標準值，參考國標GB11347.1-89，即大型旋轉(zhuǎn)機械振動烈度評定等級，根據(jù)標準，對測量點三個垂直方向進行測量，有一個超過標準規(guī)定值，即判斷設(shè)備不合格，普通機電旋轉(zhuǎn)設(shè)備試車時，振動速度值一般控制在7.1mm/s以內(nèi)，重要設(shè)備振動速度值控制在2.8mm/s以內(nèi)。機電設(shè)備振動數(shù)值，是檢查考核機電設(shè)備設(shè)計水平、制造、安裝、檢修質(zhì)量，保障設(shè)備安全運行的重要指標[3]。
3振動超差分析
機電設(shè)備現(xiàn)場調(diào)試過程中發(fā)生振動超差，通常運用設(shè)備故障診斷技，對現(xiàn)場調(diào)試過程中收集的數(shù)據(jù)進行分析，如振動頻率、振動形態(tài)、振動相位及方向等，初步判斷振動超差原因，然后采取驗證措施，一步一步解決振動問題。3.1振動頻率分析。不同振動特征對應(yīng)不同的頻率，引起振動超差問題原因有不平衡、不對中、軸彎曲、軸承座剛性差、軸的異形、基礎(chǔ)剛度不足、承壓差、油膜渦動、電動機電氣部件異常等，對應(yīng)振動頻率為工頻，數(shù)值在幾百赫茲以下，滾動軸承如有劃痕、潤滑不良、灰塵，振動頻率會有數(shù)萬赫茲以上。轉(zhuǎn)子不平衡、軸線不對中、轉(zhuǎn)子偏心、機械松動等缺陷，會使振動速度頻普有高于工頻值2X的振動頻率分量。振動速度近似一條正弦曲線，就不存在突變情況，不會有沖擊、碰撞摩擦因素的存在[1]。某冷水機組主要由電機、壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器等組成，設(shè)備重量9.3t，制冷功率1120kW，單臺電機功率160kW。試車過程中振動超差，經(jīng)檢查設(shè)備安裝及外接管路附件安裝，未發(fā)現(xiàn)問題，后經(jīng)反復(fù)試車，分析振動頻譜，發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子存在不平衡、軸線不對中情況，逐步檢查發(fā)現(xiàn)電機風扇，存在動不平衡，通過對稱去料法配平衡，最終調(diào)試成功。3.2振動形態(tài)分析。設(shè)備轉(zhuǎn)速下降過程中振動數(shù)值保持恒定時，屬于自激振動，如油膜振蕩；當振動數(shù)值很快衰減到一定振幅時，屬于共振現(xiàn)象；當振動數(shù)值按照一定比例衰減時，屬于強制振動，如存在設(shè)備部件不平衡。某臺臥式泵，額定功率7.5kW，首次啟動試車振動超差，經(jīng)多次檢查聯(lián)軸器對中數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)問題。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)電機停轉(zhuǎn)過程中振動數(shù)值按比例階梯下降，松開泵地腳緊固螺栓，發(fā)現(xiàn)泵體被管道垂直拉高2mm，設(shè)備安裝存在應(yīng)力，使泵強制振動。松開泵出口法蘭，調(diào)整管路支架，消除應(yīng)力，再次啟動泵，振動合格。3.3振動相位分析。按照同一頻率的振動相位差，檢查相互間做怎樣的相對運動及趨勢，從而采取加固措施。某立式泵由電機、聯(lián)軸器、泵等組成，電機采用外接冷卻水冷卻方式進行冷卻，軸功率355kW，電機首次空載啟動振動超差，通過振動相位分析，電機冷卻水接管水平方向振動最大，在此方向采取加固措施，對管道增加管夾加固，解決振動超差問題。3.4振動方向分析。電機轉(zhuǎn)子不平衡，易發(fā)生徑向振動大，對中不良易發(fā)生軸向振動大特點。某臥式泵由電機、變速箱、聯(lián)軸器、泵組成，軸功率300kW。泵調(diào)試過程中，多次運行后出現(xiàn)振動超差，為泵體驅(qū)動端軸向振動大，松開聯(lián)軸器檢查，發(fā)現(xiàn)電機與變速箱、變速箱與泵之間聯(lián)軸器對中數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差，對中不滿足技術(shù)手冊要求，重新將聯(lián)軸器對中，重新啟泵，振動滿足要求。
4振動超差問題處理
某相同兩臺立式泵，主要由電機、電機底座（圓板、方板、墊圈組成）、聯(lián)軸器、泵體、泵體支撐環(huán)、泵體套筒等組成。為進口設(shè)備，軸功率392kW，泵體全長7.2m，單級離心水泵，電機采用外接冷卻水進行冷卻，電機電壓6.6kV。小流量試驗，泵及電機振動速度極限值要求不超過2.8mm/s。一號泵電機首次空載試車，振動超差，振動速度值最大5mm/s，通過振動頻譜分析，振動主要集中在1X工頻，還有4X頻率的振動分量，排除安注泵電機軸承故障，轉(zhuǎn)子不平衡、不對中、轉(zhuǎn)子偏心等問題，可能有共振和機械松動等問題。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)電機安裝存在虛角，通過增加不銹鋼墊片調(diào)整配合平面度，電機底座更換為多倫墊圈，此墊圈能有效吸收振動，補償電機安裝產(chǎn)生的平面度誤差，厚度由2mm增大到3mm，再次空載試車，振動數(shù)值最大2.4mm/s，滿足要求。二號泵電機空載試車，根據(jù)振動圖譜和前期相關(guān)設(shè)備施工經(jīng)驗分析，安噴泵振動超標主要由共振和機械松動、剛度不足等原因造成，電機設(shè)備冷卻水方向振動最大，有相對運動趨勢。現(xiàn)場對二號泵重新進行安裝調(diào)整，發(fā)現(xiàn)電機基礎(chǔ)板變形量，高差0.39mm，平面度超差較大，剛度不足問題。現(xiàn)場無法通過研磨方式處理平面度偏差，最后采取便攜式法蘭端面加工機床，現(xiàn)場機械加工處理，處理后平面度偏差最大0.02mm。試車后振動依舊超差，又通過對振動相位分析，在電機設(shè)冷水接口管道處增加臨時支吊架，電機空載試車，振動最大2.8mm/s，符合要求。通過上述分析可以看出，振動問題處理是十分復(fù)雜的過程，要有分析理論支持，有的放矢的進行驗證，從簡單到復(fù)雜，從現(xiàn)場安裝原因查找，再到設(shè)備制造原因查找；其次要有相關(guān)設(shè)備問題處理施工經(jīng)驗，防止衍生故障發(fā)生，造成越處理越復(fù)雜局面；最后充分利用現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)、施工記錄、廠家出廠制造資料、調(diào)試記錄等，結(jié)合施工經(jīng)驗，仔細研究分析，制定詳細驗證方案，一步步排查、驗證，處理振動超標問題。
5結(jié)論
通過運用設(shè)備故障診斷技術(shù)，處理機電設(shè)備安裝后調(diào)試過程中發(fā)生振動超差，現(xiàn)場主要從提高安裝質(zhì)量，調(diào)整零部件配合精度，增強設(shè)備剛度幾個方面入手，主要措施：①加強到貨檢驗測量，安裝配合表面水平度、平面度檢驗時需復(fù)測，發(fā)現(xiàn)偏差，及時處理；②設(shè)備安裝后出現(xiàn)配合表面平面度偏差，偏差小的研磨處理，偏差大的機加工處理，保證配合面非線接觸，滿足75%以上接觸面積，保證連接剛度，提高安裝質(zhì)量和精度；③聯(lián)軸器對中精度越高越好，防止軸系不平衡誘發(fā)設(shè)備振動超標；④設(shè)備振動數(shù)值偏大方向，嘗試增加支架，增大螺栓把緊力矩，增大設(shè)備基礎(chǔ)尺寸等，提高設(shè)備剛度；⑤排除電氣、電機冷卻水流量和溫度、設(shè)備安裝衍生故障等原因引起的振動問題。
參考文獻：
[1]楊建剛.旋轉(zhuǎn)機械振動分析與工程應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社,2007.
[2]旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)軸徑向振動的測量和評定[S].GB/T11348.2-2007.
[3]杜極生.軸系扭轉(zhuǎn)振動的試驗監(jiān)測和儀器[M].南京:東南大學出版社,1994.
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