1.4联轴器故障分析
下面对联轴器振动机理进行分析。载荷的变化会引起轮齿刚性的变化,从而引起轮齿的振动,这种振动通常称为啮合振动。在正常情况下,啮合振动是近似于简谐振动的小幅值振动,该振动在频谱图上会出现啮合频率及其各次谐波成分。当齿轮有缺陷时,特别是当齿面均匀磨损后,其谐波成分会变得格外地突出,是齿轮磨损的一个灵敏度标志。啮合频率的各次谐波的幅值比基波的幅值上升得快。齿面上的点蚀、剥落等损伤也会在啮合频率及其各次谐波成分中表现出来。齿故障分析可从大周期故障分析和小周期故障分析两方面着手。
1.4.1大周期故障分析
由于轴系中心扰动较大,因此,电动机气隙变化也较大,其轴承振动信息的时域波形显示出了拍振信号的特征,磁隙中心很不稳定。
电动机与风机间齿型联轴器为70个齿的齿套连接方式,啮合频率70×24.82=1737Hz,2倍的啮合频率为2×70×24.82=3474Hz。
图4为转速1489r/min,频率24.82Hz时测取的电动机驱动端水平方向高频频谱图。由图4可以看出,频率是以齿轮轴的旋转频率为基本频率,预示齿轮存在齿轮偏心、局部断或裂纹等故障。图5为电动机驱动端轴承时域波形图,它显示出电动机驱动端存在冲击现象,此特征说明轮齿刚度存在阶跃情况,符合局部断或裂纹故障特征,并且齿轮轴的旋转频率及其谐波处的振幅随故障的恶化而加大,在齿轮啮合频率(70倍频)与2倍的啮合频率及其谐波周围调制出无限多的以输出轴齿轮的运行频率为间隔的边带族,且其振幅随故障的恶化而加大。
1.4.2小周期故障分析
图6为电动机驱动端轴承的高频频谱图,它显示出齿轮的啮合频率为基本频率。出现此频率特征的故障包括:齿轮胶合、疲劳和磨损等。啮合频率的高次谐波产生是由于齿面存在多个小缺陷(如凹点)或断齿造成,并且啮合频率及其谐波处的振幅随故障的恶化而加大。在1、2倍的啮合频率及其谐波处出现无限的以故障齿轮的运行频率为间隔的边带族,且其振幅随故障的恶化而加大,此故障特征符合齿断裂或凹坑。
依据上述齿轮的振动故障机理及特征可以明确地断定:电动机与风机之间的齿型联轴器存在断齿、裂纹和齿面凹坑情况,且联轴器裂纹是引起振动幅值随负荷显著变化的根本原因。
1.5故障综合分析
由电动机轴承的频谱分析结论可以判断出电动机异常振动是因齿型联轴器存在对中问题,且角向不对中问题突出;由时域波形分析可以进一步判断联轴器对中问题是电动机异常振动的主因;从电动机轴承与风机轴承的水平、垂直、轴向振动相关分析可以明确判断出电动机异常振动的诱因为联轴器对中故障;由大周期故障分析可以判断齿型联轴器存在裂纹;小周期故障分析推断齿型联轴器存在断齿或齿面凹坑。
依据上述分析可以明确判断:电动机与风机之间的齿型联轴器存在断齿、裂纹和齿面凹坑情况,且联轴器裂纹是引起振动幅值随负荷显著变化的根本原因。
2故障处理
根据设备故障分析报告及时通知相关部门停运风机,依据设备状态及机组运行负荷曲线,果断地选择夜间负荷低谷消除设备缺陷。联轴器故障的处理步骤:①设备停运前准备联轴器备品,准备联轴器更换所需的工器具及相关材料;②检查电动机及风机的轴瓦磨损情况,调整轴瓦间隙符合标准:轴瓦顶隙0.15-0.3mm,侧隙均匀约为0.10-0.15mm;③更换齿型联轴器并重新找中心,联轴器拆除及复装过程中避免转子弯曲,联轴器中心应符合规定技术标准:圆距<0.05mm,面距<0.05mm;④齿型联轴器的齿顶间隙及侧隙符合要求:配合间隙为0.2-0.05mm,内部齿用油脂充分填充;⑤更换齿型联轴器轴端密封件,保证油脂密封可靠。
当天午夜设备停运,拆除联轴器防护罩发现联轴器外部齿套存在一条与轴线成45度的裂纹,已贯穿齿套轴向1/3位置,揭开联轴器齿套后发现内齿已断裂多个且多数齿锈蚀。由于准备充分,措施准确,设备抢修工作顺利完成。
3结论
造成电厂主、辅设备的振动的原因很多,而且往往是多种原因综合作用的结果。针对邹县电厂一次风机驱动电机异常振动的故障,通过先进的振动分析仪,可以利用频谱图和时域波形图来初步分析引起一次风机电动机振动的主要原因,利用相关分析可确认振动的主因。再通过对联轴器的大、小周期分析进一步判断出联轴器存在裂纹和断齿凹坑的问题。
经过对齿型联轴器的更换及联轴器中心的重新调整,电动机的异常振动现象消失。联轴器故障的及时处理避免了设备故障进一步扩大从而导致机组非正常降出力事故的发生,保障了电网及机组的安全稳定运行。
来源:中国电站集控运行技术网