故障程度的判断,指导设备维护、维修方案的制定
判断故障所形成的危害程度,对确定是否需要立即停车、能否维持运行、是否需要减负荷运行有着决定性的指导作用。在判断故障程度时,要仔细比较故障前后的有关数据、图谱,然后参照有关规范、规定及设备的历史情况加以综合判断。其中,既要考虑现在的数值,更要考虑与原正常值相比的变化倍数,关键看当前数值有无继续发展的趋势。以下仍就最常见的振动故障来举例说明。
对于由转子动不平衡所引发的振动(并且为工频的幅值及相位都发生了突变)
首先,应进一步查看一倍频趋势图,看振值及相位有无再次或多次发生突变。若有,表明转子发生了二次损伤、多次损伤扩大故障,故障的程度往往比较严重;若无,表明转子没有发生二次损伤,故障的程度一般较为稳定,而且在一定的时间段内不大可能再次发生强烈振动。
其次,应比较故障发生前后工频幅值变化倍数的大小。通常,故障后的工频振动值小于故障前正常值的2.5倍时,可以认为,虽然转子的动不平衡状况发生了比较明显的变化,但仍可继续监视运行;故障后的工频振动值为故障前的2.5倍到3倍以上时,则表明转子动不平衡状况的变化程度非常严重,应考虑停车。(在振动评定标准、动平衡精度等级标准中,都是按照2.5倍的级差来划分等级档次的。)
第三,关键的是看当前的工频振动值有无继续上升的趋势。若无上升趋势,则表明尽管转子发生了动不平衡,甚至当前的振动值也非常高,但是,转子本身的刚度较强,转子因弯曲变形而产生的弹性恢复力随变形量(即振动值)的增大也同时增大,与不平衡量所产生的离心力处于动态平衡状态,也就是说,不平衡质量矩所造成的危害程度也就仅此水平而已,振动不会再增大;若有上升趋势,即使上升的速率很缓慢、振动值并不很高、工频幅值变化倍数低于2.5倍,仍说明故障程度相当严重,从转子上掉下的质量较大,转子在不平衡质量矩的作用下仍将被继续拉弯,不平衡质量矩将继续上升,或者说转子轴承系统本身的刚度较差,弹性恢复力难以抗拒离心力,必须停车。
即使是发生断叶片这样的重大设备故障,只要判断准确,处理得当,同样可以做到监视运行、待机修理。
例如,某合成气压缩机驱动透平三个轴承的振动值028Ax/Ay/Bx/By/Dx/Dy,于1999年5月14日零时7分突然同时报警(报警值为30μm),通频振动值由正常情况下的17/25/16/17/19/21μm上升到30/52/35/42/60/80μm,而另一个轴承028Cx/Cy的振动值却略有降低,由27/19μm变化为20/21μm,同时低压缸发出明显异常的“嗡嗡…”声。通过查看本特利TDM在线状态监测系统的相关图谱,发现转子工频振幅值、特别是相位都发生了突变,其中测点028Bx/By的工频趋势图如下图所示。
从图中可以看到,尽管工频振幅值的变化倍数已达到4倍以上,但是突变后的幅值及相位变化平稳,既没有发生二次损伤扩大情况,也没有继续上升的趋势。这表明从转子上掉落的质量不是很大,不像是往往容易发生的末级、次末级长叶片断裂,故障本身具有一定的偶然性。当时诊断为汽轮机断叶片,并认为可以继续运行,但是一旦停车后必须更换转子,否则再次开车将难以通过临界转速区。
对于由轴承工作不良故障而引起的振动
由于此类振动通常为间歇性的跳动,判断其故障程度主要是通过趋势图,看振动值的跳动范围、跳动的持续时间和相邻两次振动的间隔时间,最为关键的是看振动趋于平稳后,振动值能否回落到原有的正常值。若振动值的跳动范围越来越大,持续时间越来越长,间隔时间越来越短,则说明振动程度趋于严重。特别是振动值回落后高于原正常值,则表明程度相当严重,轴承合金已产生磨损或被辗应考虑停车。
对摩擦故障程度的判断
一般情况下,通过波形频谱图看新增加的频率成分多不多,新频率成分的振幅值大不大。如果新频率成分不多、振幅值不大,则摩擦程度不大;反之,则摩擦程度大;如果频率成分丰富,幅值很高、甚至超过工频时,则摩擦程度相当严重。其中,高频成分相对丰富、但是幅值较低,低频成分较少,持续时间较短时,很可能是局部轻摩擦;低频成分相对密集、幅值较高,高频成分稀疏,持续时间长、甚至连续,则很可能是局部严重摩擦。
判断摩擦程度是否严重,关键是通过轴心轨迹图看转子的进动方向。若为正进动,表明摩擦程度不很严重,通常为梳齿密封的齿片所产生的摩擦,不必急于停车;若为反进动,特别是正、反进动交错发生时,说明摩擦时所产生的能量相当大,故障程度相当严重,此时若振动仍在加剧,必须立即停车。在刚刚检修结束后的开车过程中,由于若干梳齿密封的间隙偏小,常常会出现摩擦,一般在通过临界转速区后,摩擦现象会自行消失。
不对中故障程度的判断
除了看轴心轨迹外,还要看二倍频振动趋势图,要分辨是一开车就高、还是在开车过程中逐步变高或迅速变高、或是在运行一段时间后缓慢增高。如果是一开车就高,则为原始冷态不对中所引起,其影响程度不会变化、相对较小;如果是开车中逐步变高或迅速变高,则为管线、支座等受热不均匀而产生的热态不对中所引起,其程度相对较严重,应该迅速查找原因、及时消除或减轻;如果是在运行中缓慢、逐步增高,则为齿式联轴器磨损所引起,磨损初期影响不大,磨损后期会迅速加剧,因此在中后期要加强监视。
本文摘录自沈立智先生撰写的《大机组管理工作中的几点体会》。
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