1 、
離心風(fēng)機(jī)主要性能參橄 軸功率537 5K w , 設(shè)計(jì)流t l35o N m , zm in , 進(jìn)口 壓 力 0 力9 6Mp a , 出 口 壓 力 o 3 6 3Mp a , 工 作 轉(zhuǎn) 速 58 37 r/ m in , 第一 臨界轉(zhuǎn)速Zso or/ m in , 第二 臨界轉(zhuǎn)速 89 50r /m in , 離心主風(fēng)機(jī)振動(dòng)正常值 (4號(hào)軸承處軸振 動(dòng) ) < 60 卜 m , 離心 主風(fēng)機(jī)振動(dòng)報(bào)替值 (4號(hào)軸承處軸 振動(dòng) ) 55 卜m 。 該主 風(fēng)機(jī)組 在1999年度檢 修前運(yùn) 行一直比 較平 穩(wěn), 軸振動(dòng)在允許的60 卜m 范圍內(nèi)。 檢修后于1”啤 7月開(kāi)機(jī)時(shí), 各監(jiān)側(cè)點(diǎn)的振動(dòng)值正常 , 均在允許范圍 內(nèi)
。 但進(jìn)入9月份后 , 機(jī)組振動(dòng)逐漸加劇 , 4點(diǎn)測(cè)到的 軸振動(dòng)尤為嚴(yán)重 , 已接近機(jī)組報(bào), 值 (88 卜m )
。 由于
離心風(fēng)機(jī)是生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備 , 它的故障停車會(huì)造成整 個(gè)生產(chǎn)流程的停傾 , 從而給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失 并威脅到煉廠的安全生產(chǎn) , 因此急佑找到主風(fēng)機(jī)組振 動(dòng)不斷加劇的原因并提出相應(yīng)的維修決策。
2
、 振動(dòng)瀏 試 2 . 1振動(dòng) 側(cè)點(diǎn) 布! : 現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試分為兩個(gè)過(guò)程 : (l) 利用 主風(fēng)機(jī)組 自身配t 的振動(dòng)監(jiān)側(cè) 系統(tǒng)進(jìn)行各測(cè) 點(diǎn)軸振動(dòng)的 側(cè)試及顯示 , 振動(dòng)信號(hào)由各個(gè)軸承座處互 成90
。 安裝 的兩個(gè) 電渦流位 移傳感 器測(cè) 得 , 使 用 PL3 02 雙通道數(shù)據(jù)采集器及傾譜分析儀采集振動(dòng)信號(hào) 合成軸心軌跡圖 ; (2) 使用M o vI LO G 數(shù)據(jù)采集器對(duì) 主風(fēng)機(jī)組各個(gè)軸承座處的振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試分析并作了 詳細(xì)的 歷史記錄 , 傳感器采用壓 電式加速度傳感器 。 參考相應(yīng)的 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)經(jīng)驗(yàn) , 選取傳遞離心力和 主風(fēng)機(jī)基本負(fù)荷的各個(gè)軸承座為振動(dòng)側(cè)點(diǎn) , 對(duì)每個(gè)側(cè) 點(diǎn)水平
、 垂直和軸向三個(gè)方向分別進(jìn)行了振動(dòng)側(cè)試, 測(cè)試信號(hào)分別以H
、 V 、 A 表示 , 主風(fēng)機(jī)組側(cè)點(diǎn)布里如 圖 , 所示
。
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2 2 數(shù) 據(jù)采 集器 的 選 用 和測(cè) 試 標(biāo)準(zhǔn) : 振動(dòng)測(cè) 試分 別 使用MO VJ L O G 數(shù)據(jù)采集器和 英國(guó)D l公 司的PL30 2雙通 道數(shù)據(jù)采集器及頻譜分 析儀完成 。 PL3 02 雙通道數(shù)據(jù)采 集器可方便地實(shí)現(xiàn)離線與在線數(shù)據(jù)采集及分析 , 主要 功 能有時(shí)域波 形 、 頻域分 析
、 相 關(guān)函 數(shù)
、 功率譜
、 三 維 譜 、 頻譜細(xì)化 以及軸心軌跡 測(cè) 試等 , 主 要技術(shù)指標(biāo) 為 : 采集通道 : 兩路 ; 分 析頻率 : 0 一 40 K H z ; 采樣精 度 : 16 位 ; 采 集容量 : 可用 內(nèi)存5 12 K ; 外部存儲(chǔ)卡 slZ K ; 振動(dòng) 判別標(biāo)準(zhǔn)采 用15 0 23 7 2振動(dòng)速度判別標(biāo) 準(zhǔn) , 其中規(guī)定 該類主 風(fēng)機(jī)振動(dòng) 為 “ C ’ 級(jí)評(píng)價(jià) (不滿 意 ) 時(shí)振動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)范圍為7 . 卜 11 . 2 m m /so
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2 3 振 動(dòng) 信 號(hào)的 采集 : 現(xiàn)場(chǎng)使用MO v IL O G 數(shù)據(jù) 采 集器按圖 1所示的測(cè) 點(diǎn)布置對(duì)各點(diǎn)軸承座處的振動(dòng)進(jìn)行 了跟 蹤測(cè) 試 , 部分典型數(shù)據(jù)如表l所示 。 據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè) , 各軸振動(dòng)指示值由9月初的45 林 m 緩慢上升至9 月下旬的 78 卜 m
。 9月下旬使用PL3 oZ數(shù)據(jù) 采集器 對(duì)各測(cè) 點(diǎn) 軸 承 座處的 進(jìn)行 了振動(dòng)測(cè) 試和 頻譜分析 , 所測(cè)得 王 4兩測(cè) 點(diǎn) 的振動(dòng) 頻譜 與現(xiàn)場(chǎng)M O vi LO G 數(shù)據(jù) 采集器 所測(cè)得頻 譜的振 動(dòng)特征一 致 , 圖2 和 圖3分 別為測(cè)點(diǎn)3和 測(cè)點(diǎn)4 的 振動(dòng)頻譜 。 為進(jìn)一步分析確定主 風(fēng)機(jī)組故障原因 , 又通過(guò)主 風(fēng)機(jī)組儀表 顯示 面板上 的 電 渦流 傳感器模擬輸 出接 口 , 使用PL 3oZ雙通道數(shù)據(jù) 采集器測(cè)得了 測(cè)點(diǎn)4軸振 動(dòng) 的 時(shí)域波形和各測(cè)點(diǎn)的軸心軌跡圖
。 圖4 為4測(cè) 點(diǎn)的 軸 振動(dòng)時(shí)域波形 , 圖5
、 圖6分 別為測(cè) 點(diǎn)1和 測(cè) 點(diǎn)4的軸心 軌跡圖。 3
、 振 動(dòng)測(cè)試 結(jié)果分 析 3 . 1振動(dòng)頻 譜 分析 : 9 月下旬所測(cè)得頻譜圖2 和頻譜 圖3有如下 頻 譜特征 : (l) 測(cè)點(diǎn) 3和 測(cè) 點(diǎn)4 的主 要振 動(dòng) 方 向 為軸 向 , 且 振 動(dòng)頻率 主 要 為轉(zhuǎn)速頻 率 1倍頻 ; (2) 測(cè)點(diǎn)3和測(cè)點(diǎn)月頻譜有明顯的二倍頻振動(dòng) 分 量 , 其 中測(cè) 點(diǎn)3H (水 平 ) 的二倍頻振動(dòng)峰值超過(guò) 一倍頻的振 動(dòng) 峰值 , 測(cè) 點(diǎn)3v (垂直 ) 和測(cè) 點(diǎn)4H (水平 ) 的二倍頻 振 動(dòng) 峰值接近于一倍頻的振動(dòng)峰值
。 其中測(cè) 點(diǎn)3H (水 平 ) 二倍頻 與 的 比值最大 , 達(dá)到 約 2 . 353 /l . 0 9 1=2 . 16 倍 。 現(xiàn)場(chǎng)以前所測(cè)各測(cè)點(diǎn)振動(dòng) 頻譜圖 同樣具有 以上振 動(dòng)特征 , 且振動(dòng) 強(qiáng)度有逐步發(fā)展的趨勢(shì)
。 根 據(jù)15 0 23 72振動(dòng)速度判別標(biāo)準(zhǔn) , 測(cè) 點(diǎn)4Av (軸 向
、 垂直 ) 的振動(dòng) 速度超過(guò) “C ’’ 級(jí)振動(dòng)強(qiáng) 度等級(jí)7 . 1 m 耐s , 屬于 “ 不 滿意 ” 狀態(tài) 。 其它測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)速度值 也偏大 , 個(gè)別測(cè) 點(diǎn)振動(dòng)速度值接近 “C ’’ 級(jí)7 . 1 m m /s 振 動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
。
由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械不對(duì) 中故障的典型頻譜特征為二倍 頻振動(dòng)分量明 顯大于一倍頻振動(dòng)分量 , 根據(jù)以上振動(dòng) 頻譜特征分析 , 可初步斷定機(jī)組劇烈 振動(dòng) 的 原 因可能 是轉(zhuǎn)子軸線間或轉(zhuǎn)子 與軸承對(duì)中不良。 3 . 2 軸振 動(dòng) 時(shí)域 波 形及軸 心 執(zhí)跡 分 析 : 圖4為測(cè)點(diǎn) 材圣向兩個(gè)方向上軸振動(dòng)的時(shí)域波形 , 圖5 、 圖6分別為 測(cè) 點(diǎn)1
、 測(cè) 點(diǎn)4的軸心軌跡圖 , 從圖 上可見(jiàn)以下振動(dòng)特征 :
(1) 測(cè)點(diǎn)4軸振動(dòng)時(shí)域波形發(fā)生畸變 , 不 是規(guī)則 的 正 弦波形 , 這與各測(cè) 點(diǎn)頻譜上有明顯 的 二倍頻振動(dòng) 特征相 吻合 ;
(2) 經(jīng)過(guò) 計(jì)算 , 所測(cè)得的測(cè) 點(diǎn)4點(diǎn)徑 向 兩 個(gè)方向上 的振動(dòng)相位差約 為10 3 。 , 根 據(jù)兩個(gè)傳感器 的 安裝位置相差90 “ , 以及傳感器安裝誤 差 、 測(cè)試誤 差等因素的影響 , 可 以認(rèn)為測(cè)點(diǎn)4徑向兩方向的振動(dòng)基 本同相 , 這與轉(zhuǎn)子不平 衡相 位差為900 時(shí)的振動(dòng)特征 明顯不同 ;
(3) 各 測(cè)點(diǎn) 的軸心軌跡圖均不是橢圓圖 形 , 其 中測(cè) 點(diǎn)l和 測(cè)點(diǎn)4 的 軸心 軌跡圖 形特征最為 明 顯 , 圖5和 圖6呈現(xiàn)明顯的 “ 8 ” 字圖形 , 這是轉(zhuǎn)子發(fā)生 嚴(yán)重不對(duì)中故障的典型 軸心軌跡。 另?yè)?jù)現(xiàn)場(chǎng)了解 , 該 主風(fēng)機(jī)組檢修期間 , 煙 汽輪機(jī) 與 離心 風(fēng)機(jī)安裝后 的不對(duì)中量 即超過(guò) 允許偏 差 , 由于 現(xiàn)場(chǎng)找正 困難而不得不啟動(dòng)機(jī)組運(yùn)行
。 根據(jù) 以上分析 , 可 斷定該主風(fēng)機(jī)組振動(dòng) 不斷加劇 的原因有可能是 由于煙 汽輪機(jī)與離心風(fēng)機(jī)聯(lián)軸 器不對(duì) 中量 超標(biāo) , 導(dǎo)致軸承受力不均 勻 , 逐 漸使軸承 的工作 狀況 惡化 、 加劇磨損 , 軸承與軸頸對(duì) 中狀況 逐 步惡 化 , 造成主風(fēng)機(jī)組振動(dòng)強(qiáng)度逐漸增大
。
4 、 振動(dòng)分 析的 實(shí)踐體會(huì) 現(xiàn)場(chǎng)10 月份停機(jī)維 修過(guò) 程中發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)4 處軸承 軸瓦 嚴(yán)重磨損 , 在更換軸承并適當(dāng)加大 了該軸承的預(yù) 緊力 后 , 該主風(fēng)機(jī)組的軸振動(dòng) 降到了50 卜 m 以下并能基本維 持在正常振動(dòng)水平
。 上述振動(dòng)頻譜特征分 析和 軸心 軌 跡圖形分 析結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)故障實(shí)際狀況基本吻合
。 經(jīng)過(guò)本次振動(dòng)測(cè)試和故障分析過(guò)程 , 可得到以下 實(shí)踐體會(huì) :
(1) 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)建立關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行檢測(cè)檔案 , 定期進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè) , 完好保存歷次維修記錄 、 監(jiān) 測(cè)數(shù)據(jù) 和振動(dòng)頻譜 等 , 將有助于及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)和 診斷設(shè)備運(yùn)行故障, 提供維修方案和故障解決辦法;
(2 ) 綜合運(yùn)用振動(dòng)頻譜特征分析 、 時(shí)域波形分 析 及軸 心軌跡圖形分析等方 法 , 可 以 比較準(zhǔn)確可靠地分 析診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械復(fù)雜轉(zhuǎn)子的不對(duì) 中故障
。
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地裂縫總是在擴(kuò)張并向東西兩側(cè)誦斗中心延伸 ; 用水 高 峰期 一過(guò)或降水偏 多時(shí) , 地裂縫就停止 了活 動(dòng)或 者是活 動(dòng)t 降低 、 狽率減少 。 這 種現(xiàn)象在 年際
、 年 內(nèi)的變化趨 勢(shì)明顯 , 經(jīng)國(guó)家地展局 、 西安地質(zhì) 學(xué)院及大 同市地展局 的反復(fù)研究 , 一致認(rèn) 為 : 抽取地下水引起地裂縫活動(dòng) t 占總 t 的60 % 以上 , 成為主要的致 災(zāi)原因 , 至此歷經(jīng)二 十年的大 同市地裂縫研究 取得了初 步成果 , 但抽水究 竟 是何種形 式引起地裂縫活 動(dòng)t 增加仍是 目前孺要查明 的 課題 , 因?yàn)檫@涉及到今后城市防 災(zāi)措施的制定和建設(shè)方 案的規(guī)劃
。 四
、 地下 水開(kāi)采 引起地裂縫活 動(dòng)的 力學(xué)機(jī) 制 大同市周圍 的水 源地都是把沖洪積砂礫層作為開(kāi)采 對(duì)象 , 各含水層之間均有泥質(zhì)隔水 層 , 初期承壓性好 , 出水t 較大。 隨粉抽水時(shí) 間延長(zhǎng) , 含水 層水位下降 , 孔 瞇水壓力 減弱 , 有效自重 壓力逐步增加 , 含水層順粒物 質(zhì) 的接觸 方式發(fā)生改變, 由點(diǎn) 一 點(diǎn)式接觸向點(diǎn) 一 面式
、 面 一 面式調(diào) 整
。 按耗散結(jié) 構(gòu)體系在靜儲(chǔ)t 瓏干時(shí)細(xì)碩粒 物質(zhì)在含水層 內(nèi)首先發(fā)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)移 , 沿 流速最大的場(chǎng)域 盆新調(diào)整位t , 當(dāng)遇到拐點(diǎn)或孤島狀匯點(diǎn)時(shí) , 充墳其間 的孔隙 . 在宏觀上將使含水層的密實(shí)度增加
、 孔隙率降 低 , 體積編 小 , 并且這種作用是不可逆 的。 該階段地表 反應(yīng)為地裂縫開(kāi)始出現(xiàn) , 數(shù)個(gè)含水層相繼發(fā)生調(diào)甚后 , 垂向上有效 自重 壓力會(huì)大幅度提商 , 不僅含水層體積縮 小 , 就連隔水層 也要脫水 固結(jié)
。 隔水層組成物質(zhì)的順粒 細(xì)小 , 以粉土
、 粉質(zhì)粘土及粘土為主 。 次固結(jié)作用須較 長(zhǎng) 時(shí)間 , 一但固結(jié)作用開(kāi)始 , 持續(xù)時(shí)間會(huì)延續(xù)到數(shù)年 , 此過(guò)程對(duì)應(yīng)地裂縫擴(kuò)張階段
。 按大 同市地裂縫的活動(dòng)特征現(xiàn)在當(dāng)屬隔水層的固結(jié) 沉降期 , 隨粉城西城北漏斗范圍的不斷擴(kuò)大 , 中心區(qū)城
沉 降t 向北東一南西 向傾斜 , 成 為地裂縫發(fā)展 的優(yōu)勢(shì)方 位 , 與大同盆地的 區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)重合
。 過(guò)去有不少人認(rèn)為 深層地展是地裂縫產(chǎn)生的動(dòng) 力源泉 , 其依據(jù)是大辱·陽(yáng)高 地班后地裂縫突然增加 。 最近 中科 院的側(cè)試表明 : 抽水 引起的地裂縫也具潛伏期 . 只有當(dāng)水 平拉 應(yīng)力突破地層 的抗拉強(qiáng)度后 , 才顯現(xiàn) 地表
。 地展的剪切波一方面削弱 了地層 的抗拉 強(qiáng)度 , 另一 方面使水位裸然升降產(chǎn)生附加 重力加 速度 , 使地層在展動(dòng)的 同時(shí), 沿既有的裂隙擴(kuò)張 延仲, 從這個(gè)角度講地展不是動(dòng) 力源 泉 , 而是誘發(fā)地裂 縫加速發(fā)展的外在因素 , 因?yàn)榭v然不發(fā)生地屁 , 現(xiàn)在地 裂縫仍在持續(xù)增長(zhǎng)
。 五 、 地裂 組防治措 施 1. 減少人為因素影響 , 對(duì)城區(qū)及 近郊地下水開(kāi)采實(shí) 行有計(jì)劃的統(tǒng)一管理 , 嚴(yán)禁過(guò)t 集中采水 , 給既有水 源 地以休 生養(yǎng)息的機(jī)會(huì) , 大 力推廣地表節(jié)水工程 , 積極 尋 找新的水 源
。 2 . 對(duì)直接躊越地裂縫的建筑物進(jìn)行拆除改造 , 遵免 人 員傷亡 , 對(duì)跨在發(fā)展較慢的地裂縫上的建筑物可以用 鋼架做整體式加固處理 , 管網(wǎng)工程應(yīng)加設(shè)預(yù)應(yīng)力裝工
。 3 . 對(duì)于未建的規(guī)劃工程 , 盡t 實(shí)行赴讓措施 , 以不 跨越為 主 , 在大 的地裂縫兩 側(cè)應(yīng) 預(yù)留50 ~ 100米 的安全 帶。 4 . 增 設(shè)地 裂縫監(jiān)側(cè)站 , 做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)報(bào)告 , 提 前治理
。
