李旺

（中海油惠州石化運(yùn)行五部，廣東惠州 516086）

1 前言

主風(fēng)機(jī)是催化裂化裝置最核心設(shè)備，一方面提供燒焦所需的氧氣；另一方面保證再生器、燒焦罐內(nèi)的催化劑處于流化狀態(tài)；所以主風(fēng)機(jī)一旦停止運(yùn)轉(zhuǎn)，催化裂化裝置必然停工。作為主風(fēng)機(jī)的動力來源，主電機(jī)振動高會給裝置的平穩(wěn)運(yùn)行帶來隱患。近年來振動故障是電機(jī)比較常見的故障之一，現(xiàn)以主風(fēng)機(jī)組電機(jī)單機(jī)試運(yùn)過程中出現(xiàn)的比較典型的振動異常為例進(jìn)行分析，利用狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)找出電機(jī)運(yùn)行過程中振動大的原因并予以解決，保障機(jī)組正常運(yùn)行。

2 主電機(jī)基本情況

圖1 主風(fēng)機(jī)布置圖

該機(jī)組為臥式結(jié)構(gòu)，電機(jī)軸瓦為合金澆鑄球面瓦，共設(shè)4個(gè)振動探頭，驅(qū)動端兩支，非驅(qū)動端兩支，采用Bently3300系列。

表1 主電機(jī)試車參數(shù)

轉(zhuǎn)向（從風(fēng)機(jī)端看電機(jī)） 順時(shí)針潤滑油用量 66 L/min電機(jī)總重 71500kg

3 故障分析與故障排除

3.1 電機(jī)試運(yùn)過程及問題發(fā)現(xiàn)

認(rèn)真了解及分析機(jī)器正常運(yùn)行狀態(tài)下的振動數(shù)據(jù)，包括工頻的幅值、相位及其他倍頻的幅值、相位等，對當(dāng)前設(shè)備的振動信號進(jìn)行觀察和分析時(shí)，應(yīng)與正常運(yùn)行狀態(tài)下的振動進(jìn)行比較，注意參數(shù)發(fā)生的變化及變化的程。由于此次是電機(jī)的首次單機(jī)試運(yùn)，故振動值要參考相似型號的經(jīng)驗(yàn)值，此類型電機(jī)的振動值一般不會超過50μm，本電機(jī)的高報(bào)警值為≥75μm，聯(lián)鎖停機(jī)值≥115μm。本電機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場動平衡試驗(yàn)之前共試機(jī)四次，振動數(shù)據(jù)見下表：

表2 電機(jī)前四次試機(jī)數(shù)據(jù)表

從表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)電機(jī)連接端徑向軸承振動r123VE13491值明顯偏高，由于此時(shí)還沒有安裝狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)CCS畫面的趨勢圖懷疑是油膜震蕩問題，所以接下來的工作是首先確認(rèn)是否為油膜震蕩造成電機(jī)振動偏高？

3.2 排除油膜震蕩問題

油膜震蕩：油膜振蕩發(fā)生在油潤滑滑動軸承的旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，油膜渦動產(chǎn)生后就不消失，隨著工作轉(zhuǎn)速的升高，其渦動頻率也不斷增強(qiáng)，振幅也不斷增大。

油膜震蕩形成原因：油膜振蕩是由半速渦動發(fā)展而成，即當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升至兩倍于第一臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，渦動頻率與轉(zhuǎn)子固有頻率重合，使轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)發(fā)生共振性振蕩而引起。

一般解決辦法：

1）提高油溫，降低潤滑油的粘度；

2）使軸頸處于較大的偏心率下工作，利用上瓦油壓，使下瓦的載荷加大，從而提高軸瓦的穩(wěn)定性；

圖2 現(xiàn)場試機(jī)情況

3）調(diào)整軸承的相對高度。

現(xiàn)場單機(jī)試運(yùn)雖然電機(jī)轉(zhuǎn)子的振動高，但用便攜式測振儀測量主電機(jī)振幅值并不高，最高為23μm，結(jié)合油膜震蕩產(chǎn)生的原因及特征分析本電機(jī)的振動偏高的原因是油膜震蕩引起的可能性極小。由于電機(jī)軸瓦為合金澆鑄球面瓦，軸瓦型式已經(jīng)固定無法改變，根據(jù)油膜震蕩的特征現(xiàn)場主要進(jìn)行工作有： a、啟動油箱加熱器，提高潤滑油溫度，降低潤滑油粘度；b、調(diào)整軸瓦與軸的間隙，提高軸瓦的相對高度；c、電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)超過500r/min后立即停頂升油泵，使油膜更快更好建立；d、停頂升油泵后使頂升油泵出口壓力盡快回零，避免對油膜建立產(chǎn)生不好影響。但是經(jīng)過再次試機(jī)振動值幾乎沒有變化，問題依然沒有得到解決，因此排除油膜震蕩問題是造成電機(jī)振動高的原因。

3.3 進(jìn)一步試機(jī)分析，基本鎖定為動不平衡問題

接下來在現(xiàn)場增設(shè)了狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，通過頻譜發(fā)現(xiàn)1倍頻較高，初步判斷為是轉(zhuǎn)子動不平衡造成電機(jī)振動高。

動平衡：指確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的不平衡量的位置和大小并加以消除的操作。

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的不平衡量是因轉(zhuǎn)子各微段的質(zhì)心不嚴(yán)格處于回轉(zhuǎn)軸線上引起的。各微段因質(zhì)心偏離回轉(zhuǎn)軸線而產(chǎn)生的離心力都垂直于回轉(zhuǎn)軸線。通過力的合成可把離心力系合成為少數(shù)的集中力，其方向仍垂直于軸線。在測出不平衡的位置和大小后，或是直接將它去掉，或是在它的對稱方向加上和它相應(yīng)的質(zhì)量來平衡它的效應(yīng)，即通過去重或配重完成動平衡。

現(xiàn)場一共做了7次動平衡，具體情況如下：

表3 一次配重情況及試車數(shù)據(jù)：兩端同向各試加350g，∠45°

表4 二次配重情況及試車數(shù)據(jù)：兩端同向各試加220g，∠15°

表5 三次配重情況及試車數(shù)據(jù)：在第二次基礎(chǔ)上順轉(zhuǎn)45°，各試加350g，∠15°；350g，∠285°

表6 四次配重情況及試車數(shù)據(jù)：在第三次基礎(chǔ)上驅(qū)動端聯(lián)軸器臨時(shí)試加110g，∠230°

表7 五次配重情況及試車數(shù)據(jù)：復(fù)原第三次狀態(tài)，驅(qū)動端單頭試加310g，∠30°

表8 六次配重情況及試車數(shù)據(jù)：保持第五次狀態(tài)，非驅(qū)動端單頭試加460g，∠30°

表9 七次配重情況及試車數(shù)據(jù)：將第六次非驅(qū)動端試加的460g逆轉(zhuǎn)至60°，在75°處增加220g

圖3 現(xiàn)場試機(jī)情況

電機(jī)振動的高報(bào)值為75μm，聯(lián)鎖值為115μm，所以電機(jī)最終振動值最高70μm依然偏高，為了保障裝置的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運(yùn)行，在經(jīng)過7次動平衡試驗(yàn)后振動情況依然沒有明顯好轉(zhuǎn)的情況下，決定將電機(jī)返廠解體檢查并修復(fù)。

3.4 電機(jī)返廠后處理情況

3.4.1 解體主電機(jī),將機(jī)座截刀,然后進(jìn)行轉(zhuǎn)子調(diào)校，復(fù)測了軸承間隙等數(shù)據(jù),并將測振檔和軸瓦檔拋光。具體如下:機(jī)座平面度0.10 mm,機(jī)座中心高1119.80mm（截刀前），截刀后機(jī)座中心高1118.50mm；

3.4.2 轉(zhuǎn)子調(diào)校后復(fù)測數(shù)據(jù)的偏差都在相關(guān)規(guī)范要求允許的范圍內(nèi)；

3.4.3 軸承座重新貼絕緣并對其研磨,然后主電機(jī)回裝,試車；

軸承絕緣研磨過程就是將一種特殊涂料涂在軸承最下邊邊緣使之與軸承座充分接觸,來驗(yàn)證軸承與軸承座接觸良好,軸承絕緣研磨合格。軸承絕緣研磨合格后,主電機(jī)進(jìn)行回裝,試車過程振動情況如下:

2019年6月12日18:55—19:16完成主電機(jī)第一次試車。剛到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的數(shù)據(jù)，振動最大值100μm；圖4是在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行20分鐘的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)顯示最大振動值152μm,最小振動值104μm。此時(shí)懷疑是軸承密封圈和盤根的問題,于是拆掉這兩個(gè)部件再次進(jìn)行試機(jī)。

圖4

2019年6月12日20:18—20:48完成主電機(jī)的第二次試車。試車數(shù)據(jù)最大振動值184μm,最小振動值96.5μm。此時(shí)懷疑瓦隙可能在研磨軸承的時(shí)候變化了,于是又拆掉軸瓦重新測量瓦隙,拆開后檢查瓦隙數(shù)據(jù)正常,然后適當(dāng)調(diào)整了下瓦隙,于6月14日14:34—15:44又試了兩次,結(jié)果振動值依然很大,最后決定將電機(jī)再次解體檢查轉(zhuǎn)子，測量轉(zhuǎn)子各項(xiàng)數(shù)據(jù)，重新對轉(zhuǎn)子校動平衡。

電機(jī)廠6月15日將電機(jī)再次解體，解體后仔細(xì)檢查并測量主軸數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)軸的驅(qū)動端和非驅(qū)動端不對中，偏差1.5道，將驅(qū)動端車掉1.5道后達(dá)到同心條件，這樣就避免了由于主軸的不對中而產(chǎn)生動不平衡造成轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)跳動造成電機(jī)振動過高；6月16到19日重新修復(fù)軸瓦間隙，回裝主電機(jī)；6月20日轉(zhuǎn)子軸頭加熱校直，并將之前所加的平衡塊全部拆除重新配重做動平衡；21日總裝后再次進(jìn)行試機(jī)，試機(jī)結(jié)果振動值達(dá)標(biāo)最高45.7μm。

電機(jī)返回到現(xiàn)場找正后進(jìn)行了單機(jī)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：

表10 現(xiàn)場電機(jī)單試振動數(shù)據(jù)

單機(jī)試驗(yàn)后進(jìn)行了精找、二次灌漿，之后與主風(fēng)機(jī)聯(lián)合試機(jī)，試機(jī)數(shù)據(jù)如下表：

表11 現(xiàn)場電機(jī)、主風(fēng)機(jī)聯(lián)合試機(jī)振動數(shù)據(jù)

表12 現(xiàn)場電機(jī)、主風(fēng)機(jī)、煙機(jī)三機(jī)組聯(lián)合試機(jī)數(shù)據(jù)：

至此，電機(jī)振動高的問題得到了根本解決。

4 總結(jié)

從第一次單機(jī)試車發(fā)現(xiàn)電機(jī)振動高后，做了大量工作：現(xiàn)場前期電機(jī)軸瓦進(jìn)行了兩次處理，對軸瓦頂間隙、瓦背緊力、側(cè)隙、油封間隙幾方面進(jìn)行了調(diào)整。緊接著在現(xiàn)場對電機(jī)進(jìn)行了7次試機(jī)找動平衡，加上前期的4次試機(jī)，一共進(jìn)行了11次現(xiàn)場試機(jī)。從現(xiàn)場試機(jī)的數(shù)據(jù)看，主要一倍頻振動值偏高，因此把引起電機(jī)振動高的主要原因確認(rèn)為轉(zhuǎn)子動不平衡。

電機(jī)返廠后解體，將機(jī)座截刀，復(fù)測各間隙尺寸，將油擋與軸的間隙調(diào)整使之油膜能更好的建立。將側(cè)震擋拋光，軸承貼膜、固化，軸承絕緣研刮。最后發(fā)現(xiàn)主軸的驅(qū)動端和非驅(qū)動端不對中，偏差1.5道，將驅(qū)動端車掉1.5道達(dá)到同心條件，將之前的動平衡塊全部拆掉，將聯(lián)軸器重新加工，重新做動平衡。

到此電機(jī)的振動高的問題得到徹底解決，其根本原因就是動不平衡問題，由于軸的驅(qū)動端和非驅(qū)動端存在不對中的情況，直接造成轉(zhuǎn)子動不平衡進(jìn)而使電機(jī)振動超標(biāo)，另外就是動平衡做的不夠仔細(xì)、精確，為了找到原因解決問題花費(fèi)了大量的人力物力，電機(jī)返廠更是將主風(fēng)機(jī)廠棚拆除，600噸吊車共使用了5天；電機(jī)廠技術(shù)人員花費(fèi)了10多天時(shí)間將電機(jī)兩次解體處理。因此電機(jī)出廠前的動平衡測試十分重要，一旦出現(xiàn)動不平衡情況后期將花費(fèi)太多不必要的人力、物力來彌補(bǔ)，不僅如此，還會影響施工進(jìn)度，如不及時(shí)處理，為將來裝置的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運(yùn)行埋下隱患，因此電機(jī)轉(zhuǎn)子前期的動平衡試驗(yàn)務(wù)必仔細(xì)、精確。