機電設備安裝問題分析及處理論文
摘要：機電設備安裝后調試過程中發生振動超標，對施工進度產生嚴重滯后，處理不好振動問題，設備運行壽命將受到影響。臥式泵主要由電機、聯軸器、泵體等組成。現場運用機電設備振動分析理論，通過提高安裝精度，處理振動超差問題。
關鍵詞：振動分析理論；振動標準；壓縮機；電機
1引言
通用機電設備中，泵、風機、壓縮機、電機等使用較多，且安裝后調試過程中，振動問題在故障中占較大比重，對施工進度產生嚴重滯后，處理不好振動問題，設備運行壽命將受到影響。振動反映設備的運行狀況，設備正常運行時，振動數值和振動變化值較小；當振動數值增大時，說明設備出現一定程度異常。振動是機電設備安全運行評估重要指標，是影響設備安全、穩定運行重要因素[1]。文章主要對壓縮機、泵、電機等機電設備振動超差問題進行分析，運用設備故障診斷技術，處理機電設備安裝后振動超差故障，并對相關處理過程、方法進行總結，以期找到類似設備，現場調試過程中，振動問題處理的有效方法。
2機電設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、旋轉不平衡等造成。振動按產生原因分為自由振動、受迫振動、自激振動，機械故障產生的振動，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，它是設備診斷中重要概念，是設備振動分析的重要工具。常用振動測量參數有速度、位移、加速度，國際上振動速度是常用分析診斷參數，振動速度單位：mm/s；位移單位：μm；加速度單位：m/s2[2]。機電設備是由多個部件裝配組成的振動系統，當系統以某階振型振動時，稱為某階主振動。它由多個零部件振動疊加而成，與設備整體質量和剛度有關，質量增大或剛度減小頻率降低，反之增高。可通過改變設備零部件質量、配合尺寸，系統剛度來調整設備主振動，避免共振和設備振動超標等問題。機電設備中與轉速相等的頻率用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，對故障性質作一個初步、定性判斷。機電設備振動標準值，參考國標GB11347.1-89，即大型旋轉機械振動烈度評定等級，根據標準，對測量點三個垂直方向進行測量，有一個超過標準規定值，即判斷設備不合格，普通機電旋轉設備試車時，振動速度值一般控制在7.1mm/s以內，重要設備振動速度值控制在2.8mm/s以內。機電設備振動數值，是檢查考核機電設備設計水平、制造、安裝、檢修質量，保障設備安全運行的重要指標[3]。
3振動超差分析
機電設備現場調試過程中發生振動超差，通常運用設備故障診斷技，對現場調試過程中收集的數據進行分析，如振動頻率、振動形態、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、基礎剛度不足、承壓差、油膜渦動、電動機電氣部件異常等，對應振動頻率為工頻，數值在幾百赫茲以下，滾動軸承如有劃痕、潤滑不良、灰塵，振動頻率會有數萬赫茲以上。轉子不平衡、軸線不對中、轉子偏心、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、蒸發器、冷凝器等組成，設備重量9.3t，制冷功率1120kW，單臺電機功率160kW。試車過程中振動超差，經檢查設備安裝及外接管路附件安裝，未發現問題，后經反復試車，分析振動頻譜，發現電機轉子存在不平衡、軸線不對中情況，逐步檢查發現電機風扇，存在動不平衡，通過對稱去料法配平衡，最終調試成功。3.2振動形態分析。設備轉速下降過程中振動數值保持恒定時，屬于自激振動，如油膜振蕩；當振動數值很快衰減到一定振幅時，屬于共振現象；當振動數值按照一定比例衰減時，屬于強制振動，如存在設備部件不平衡。某臺臥式泵，額定功率7.5kW，首次啟動試車振動超差，經多次檢查聯軸器對中數據，未發現問題。調試過程中發現電機停轉過程中振動數值按比例階梯下降，松開泵地腳緊固螺栓，發現泵體被管道垂直拉高2mm，設備安裝存在應力，使泵強制振動。松開泵出口法蘭，調整管路支架，消除應力，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。電機轉子不平衡，易發生徑向振動大，對中不良易發生軸向振動大特點。某臥式泵由電機、變速箱、聯軸器、泵組成，軸功率300kW。泵調試過程中，多次運行后出現振動超差，為泵體驅動端軸向振動大，松開聯軸器檢查，發現電機與變速箱、變速箱與泵之間聯軸器對中數據產生偏差，對中不滿足技術手冊要求，重新將聯軸器對中，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）、聯軸器、泵體、泵體支撐環、泵體套筒等組成。為進口設備，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，轉子不平衡、不對中、轉子偏心等問題，可能有共振和機械松動等問題。經檢查，發現電機安裝存在虛角，通過增加不銹鋼墊片調整配合平面度，電機底座更換為多倫墊圈，此墊圈能有效吸收振動，補償電機安裝產生的平面度誤差，厚度由2mm增大到3mm，再次空載試車，振動數值最大2.4mm/s，滿足要求。二號泵電機空載試車，根據振動圖譜和前期相關設備施工經驗分析，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，電機設備冷卻水方向振動最大，有相對運動趨勢。現場對二號泵重新進行安裝調整，發現電機基礎板變形量，高差0.39mm，平面度超差較大，剛度不足問題。現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，從簡單到復雜，從現場安裝原因查找，再到設備制造原因查找；其次要有相關設備問題處理施工經驗，防止衍生故障發生，造成越處理越復雜局面；最后充分利用現場測量數據、施工記錄、廠家出廠制造資料、調試記錄等，結合施工經驗，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結論
通過運用設備故障診斷技術，處理機電設備安裝后調試過程中發生振動超差，現場主要從提高安裝質量，調整零部件配合精度，增強設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、平面度檢驗時需復測，發現偏差，及時處理；②設備安裝后出現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，提高安裝質量和精度；③聯軸器對中精度越高越好，防止軸系不平衡誘發設備振動超標；④設備振動數值偏大方向，嘗試增加支架，增大螺栓把緊力矩，增大設備基礎尺寸等，提高設備剛度；⑤排除電氣、電機冷卻水流量和溫度、設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.旋轉機械振動分析與工程應用[M].北京:中國電力出版社,2007.
[2]旋轉機械轉軸徑向振動的測量和評定[S].GB/T11348.2-2007.
[3]杜極生.軸系扭轉振動的試驗監測和儀器[M].南京:東南大學出版社,1994.
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