案例分享 焦炉2号炉前除尘风机故障诊断！
【前言】2号炉前除尘风机是宝钢焦炉较早投产运行的设备，负责清除焦炉上料时产生的煤尘。若发生故障，除直接污染环境外，还将成为安全生产的隐患。05年9月现场设备管理人员发现风机振动值不断攀升并有加速的趋势，遂委托检测公司进行测试。诊断部技术人员根据风机振动数值和振动信号，确定风机轴承已严重磨损，应马上更换。通过对检修前后的全程跟踪，技术人员最终找到了故障的根本原因。
一、简述
2号炉前除尘风机是宝钢焦炉二期重要设备，结构为双支撑双吸离心式。该风机属非受控设备。2005年9月12日，诊断部技术人员受现场点检委托对该设备进行测试。以下是设备测点示意图：
二、基本参数及相关计算
2号炉前除尘风机主动力为一台三相异步电动机，功率260KW，转速1487r/min。电机自由侧轴承型号3G32222、负荷侧轴承型号3G32224、3G126，风机两侧轴承型号均为1622。电机与风机通过弹性联轴器连接。
相关频率计算如下：
设备运转时电机转速恒定，故电机转频f电机＝1487/60＝24.78Hz；电机与风机通过弹性联轴器直接连接，故风机转频f风机＝f电机＝24.78Hz。
f轴承内圈故障频率＝24.78×内圈故障频率系数
f轴承外圈故障频率＝24.78×外圈故障频率系数
f轴承滚动体故障频率＝24.78×滚动体故障频率系数
f轴承保持架故障频率＝24.78×保持架故障频率系数
3G32224、3G126、1622轴承的各故障频率系数如下表
轴承型号
保持架故障频率
系数
滚动体故障频率
系数
外圈故障频率
系数
内圈故障频率
系数
3G32224
0.435
3.212
7.828
10.172
3G126
0.374
1.810
2.990
5.010
1622
0.399
2.295
5.182
7.818
转频为24.78Hz时，3G32224、3G126、1622轴承的各故障频率如下表
轴承型号
保持架故障频率
滚动体故障频率
外圈故障频率
内圈故障频率
3G32224
10.78Hz
79.59Hz
193.98Hz
252.06Hz
3G126
9.27Hz
44.85Hz
74.09Hz
124.15Hz
1622
9.89Hz
56.87Hz
128.41Hz
193.73Hz
三、测试
测
点
方
向
振动速度
平均值
振动速度
有效值
轴承冲击
平均值
轴承冲击
平均值
2月3日
9月12日
2月3日
9月12日
01
V
0.23
2.90
1.96
0.14
H
0.32
1.82
0.77
0.07
A
0.81
4.61
1.58
0.08
02
V
0.56
3.02
0.58
1.06
H
0.33
2.28
1.04
0.74
A
1.62
5.37
0.92
0.20
03
V
0.59
42.39
0.29
16.27
H
0.97
30.76
0.15
4.35
A
0.92
43.41
0.97
14.96
04
V
0.38
4.31
0.86
1.37
H
0.57
6.07
1.71
0.59
A
1.75
4.23
1.37
0.51
上表为2005年2月3日、9月12日2号炉前除尘风机振动值，其中2005年2月3日的振动值由
MCV-061B测得，9月12日的振动值由EMC-2000B测得。
四、故障分析与定位
1、振动值分析
1）从振动数值上来看，2号炉前除尘风机各个测点振动值都已超过设备注意状态的标准，尤其是3测点振动值远大于异常状态的标准。
2）对设备电机、风机底脚紧固螺栓进行测试后确定其没有松动、受力严重不均的情况。
3）使用2130振动测试分析仪对联轴器两端振动相位差进行测试，确定联轴器对中良好（在传感器反向放置的情况下，轴向相位差为163º；在传感器同向放置的情况下，水平相位差为24º）。
4）根据上述情况，初步估计3测点存在故障的可能性较大。
2、振动信号分析
1）从设备各测点轴向振动频谱看，无论电机两侧还是风机两侧，128.75Hz及其2倍频258.13Hz都是主要频率，其中3测点频谱中128.75Hz和258.13Hz频率的振动能量最大（分别是6.37、3.33），而与3测点距离最远的1、4测点，其频谱中上述两频率的能量最小。设备各测点其他方向的振动频谱也反映了类似现象。
2、测点振动频谱中除128.75Hz及其2倍频258.13Hz外，还有10Hz的低频振动，而且振动能量最大。
3、128.75Hz与风机轴承外圈故障频率理论值128.41Hz高度吻合，可以判定就是轴承故障频率。
4、4个测点中3测点轴承冲击值异常。
上述情况说明3测点轴承外圈存在严重异常磨损导致强烈振动，使3测点成为引起整个机组异常振动的震源
5、上述情况说明3测点轴承外圈存在严重异常磨损导致强烈振动，使3测点成为引起整个机组异常振动的震源。
05年9月12日2号炉前除尘风机各测点轴向振动频谱图
五、结论
根据2号炉前除尘风机振动数据和频谱特征，我们做出最后结论：风机负荷侧轴承外圈存在严重异常磨损，已引起整个机组振动异常，必须马上停机更换。
六、检修与验证
现场设备管理人员采纳了我们的建议，并于当日对风机负荷侧轴承进行了更换。检修结果与我们的判断完全一致。
上图为9月12日更换下的风机负荷侧失效轴承照片
七、检修后的跟踪与故障的最终判定
05年9月13日，检测公司技术人员使用MCV-021和EMC-2000B对检修后的风机进行了跟踪测试，振动数据如下表：
测
点
方
向
振动速度
平均值
振动速度
有效值
轴承冲击
平均值
轴承冲击
平均值
MCV-021
EMC-2000B
MCV-021
EMC-2000B
01
V
0.28
0.35
0.26
0.40
H
0.32
0.36
0.43
0.58
A
0.80
0.94
0.20
0.31
02
V
0.62
0.84
0.60
1.32
H
0.50
0.47
0.51
1.00
A
1.05
1.04
0.48
0.98
03
V
0.62
2.50
1.50
0.46
H
0.91
3.70
0.70
0.64
A
0.91
5.10
0.73
1.41
04
V
0.78
2.09
1.70
0.68
H
0.72
1.50
0.50
0.48
A
1.00
2.50
0.39
0.82
上表为2005年9月13日2号炉前除尘风机更换轴承后的振动值
从上表可以看出MCV-021和EMC-2000B测定的设备振动值有差异，尤其是风机两侧的振动值。根据两种仪表性能差异，我们怀疑3、4测点存在频率超过250Hz的振动，而且能量较大。通过查看设备振动频谱（见下图），证实了我们的想法。风机负荷侧轴向振动信号以750Hz至850Hz的高频为主，风机自由侧振动信号以128.75Hz、 258.13Hz为主（1倍和2倍的风机轴承故障频率）。
05年9月13日2号炉前除尘风机风机两侧轴向振动频谱图
根据风机结构，风机内气流不稳产生高频振动的可能性最大。现场检修记录显示9月10日2号炉前除尘风机刚刚做过叶轮探伤，并更换过风机自由侧轴承。这就排除了风机叶轮裂纹和风机自由侧轴承本体存在故障的可能性。
从9月10日、12日分别更换下来的风机自由侧、负荷侧轴承失效情况来看，风机轴承肯定沿轴向单边受力，造成双列调心球轴承外圈滚道一侧（而且是同一侧）出现严重的沟形剥落（见附图）。
图为9月10日更换下的风机自由侧失效轴承照片
根据设备联轴器结构类型、失效轴承沟形剥落位置我们排除了因联轴器安装问题造成此异常轴向力的可能性。在仔细察看2#炉前除尘风机后，我们发现风机自由侧轴承端盖与轴承座端面存在8mm宽的间距，这说明自由侧轴承与端盖之间没有游隙，这与正常安装情况严重不符。依照上述情况综合考虑，我们认为风机转子安装时中心偏风机自由侧，引起风机两侧喇叭口与罩壳喇叭口间距严重不等（自由侧的间距小，负荷侧的间距大），导致进气口压差产生异常轴向力使双列轴承单边受力，最终造成风机轴承过早失效。
我们的判断得到了现场检修人员的证实。9月12日，现场检修人员按照标准完成联轴器和风机负荷侧轴承安装后发现风机自由侧轴承座侧端盖无法正常装入轴承座内，而风机两侧喇叭口与罩壳喇叭口间距也有较大差异。
在严格按照标准安装后2#炉前除尘风机为何还存在偏移，对此我们做了如下推断：若仅仅是风机自由侧轴承座基础定位不准可能造成自由侧轴承座侧端盖无法正常装入轴承座内，但不可能造成风机两侧喇叭口与罩壳喇叭口间距的差异，而只有风机负荷侧（紧固侧、定位侧）轴承座基础定位不准才可能同时造成上述两种结果。
根据上述推理我们进一步断定造成2#炉前除尘风机轴承故障的根本原因是投产时风机安装基础定位不准，而不是投产后某次检修安装不当造成。设备历史检修档案完全映证了我们的这一判断。焦炉2#炉前除尘风机自投运后检修频繁，故障原因都是风机轴承失效，其轴承使用寿命最长为一年，最短仅有半年。
发电厂在线测试应用案例
一、概述
对2号炉一台A1送风机、一台A1引风机、两台罗茨风机及一台密封风机电机进行测试。
测试仪器： 翡翠leonova；
西马力公司是从事状态监测的专业公司，在状态监控领域享有盛誉。如：冲击脉冲技术、油膜诊断技术、冲击脉冲频谱分析技术、SPM HD技术、EVAM振动智能诊断技术、HDENV高清包络等等，为机械设备故障的精确诊断提供了解决方案。尤其针对关键传动部件（轴系、齿轮箱等）的损伤、寿命情况进行评估，对故障根源进行分析，从而达到预知维修的目的
测试对象： 2号炉一台A1送风机、一台A1引风机、两台罗茨风机及一台密封风机电机。
通过现场勘查，由于送风机和引风机为轴流风机结构，现场测试条件不是很好。主要原因是风机基本被包裹在一个外壳内，能测试的部位信号采集衰减大，干扰多，分析困难。同时，冲击脉冲技术无法应用，很可惜。
从长久来看，我们应该应该采用半在线方式来进行数据采集和分析 ：就是在轴流风机支撑轴承位安装传感器，保证传感器所抓到的信号真实可靠，引出线来到风机旁的端子合上，测试人员通过连接线，用仪器在端子盒上取信号，保证数据的准确可靠。
本次由于测试临时测试，没有进行半在线方式采集信号，信号质量大打折扣。
二 、 测试分析报告
A1送风机
1、参数信息：
转速：993
轴承型号：7060BGM*2、Nu252MA/C3
叶片数：22
2、测试位置示意
3、振动测试结果（3个方向）
4、 数据分析：
1）、按ISO10816标准，振动速度值不超标。
2）、测试频谱图如下
频谱中主要成份1倍频和22倍频，366.875Hz为叶片通过频率，说明风机叶片磨损或者机灰导致不平衡（993/60*22）
5、 结论： 送风机存在轻微不平衡征兆，注意平时巡检，不需要处理。
A1引风机
1、参数信息：
转 速：742转/分
轴承型号：7252BM*2、Nu252M/C3
2、测试位置示意图
3、振动测试结果（2个方向水平、垂直）
测试频谱如下图
4、数据分析：
频谱成份中存在转频边带，其中586.625Hz为轴承7252BM内环故障频率，从SPM软件轴承库中找出7252BM轴承故障信息如下：
外环故障：7.224
内环：9.776
滚动体：2.848
保持架：0.426
频谱图上明显看到轴承内环故障频率：9.776*60=586.56Hz，说明轴承内环故障
结论： 轴承7252BM有中期的内环磨损故障特征，注意加强巡检，等振动值达到7.1mm/s时必须停机更换轴承。
2号炉1#罗茨风机
1、参数信息：
转 速：980
轴承型号：22224、32224
2、测试位置示意图
3、1#罗茨风机冲击脉冲轴承测试
轴承故障无匹配特征（轴承型号32224和22224）
4、振动测量结果（3方向）
水平方向振动速度值略高一点 （一般标准为12mm/S，不同的厂家标准可能有变化）
振动频谱图如下：
频谱的成份主要为转速的倍频（980/60=16.3），1倍至10倍，存在松动现象。
结论 ：轴承无故障，存在轻微松动 ，建议持续观察振动变化。
2#罗茨风机冲击脉冲轴承测试
轴承故障无匹配特征（轴承型号32224和22224）
结论： 轴承无故障
振动测量结果（3方向）
振动速度值偏高，且垂直及轴向与水平偏差不大 （一般标准为12mm/S，不同的厂家标准可能有变化）。
2号炉2#罗茨风机
1、参数信息：
转 速：980
轴承型号：22224、32224
2、测试位置示意图
3、测试振动频谱图
4、分析
频谱的成份主要为转速的倍频（980/60=16.3），1倍至10倍，存在松动现象。
5、结论 ：
轴承无故障 ，存在松动 ，建议紧固地脚（靠里的），如变化不大，考虑基础的刚性是否够。
2号炉密封风机电机
1、参数信息：
转 速：1485
轴承型号：6319
2、冲击脉冲轴承测试频谱如下：
测试值不大，且无轴承故障匹配。
3、结 论： 轴承无故障
4、振动测试结果（3方向）
水平、垂直、轴向振动速度值都正常，不超标。
频谱图如下：
频谱的成份主要为转速的倍频（1485/60=24.75），1倍至10倍，存在松动现象。
对地脚的测试结果如下：
驱动端地脚1（见上面示意图）振动速度值较大，存在松动，建议紧固。
三、5台设备结论汇总
1、A1送风机存在轻微不平衡征兆，注意平时巡检，不需要处理。
2、A1引风机轴承7252BM有中期的内环磨损故障特征，注意加强巡检，等振动值达到7.1mm/s时必须停机更换轴承。
3、轴承无故障，存在轻微松动，建议持续观察振动变化。
4、轴承无故障，存在松动，建议紧固地脚（靠里的），如变化不大，考虑基础的刚性是否够。
5、驱动端地脚1（见上面示意图）振动速度值最大，存在松动，建议紧固。
四、建 议
由于送风机和引风机为轴流风机，测试时传感器不能直接与轴承座接触，信号会有衰减，如要保证数据的准确可靠建议在内部轴承座位安装传感器引信号线出来测试。
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