王殿武和萌林毛华伟
摘要针对青岛钢铁集团银钢烧结有限公司大型风机故障的检测，用类比法图文并茂地从时域上进行了波形特征和振动幅值对比分析，并进行了自相关图谱特征对比分析；从频域上用幅值谱呈现的频谱特征进行了对比分析。通过时频域分析结果，诊断出风机产生了转子不平衡和不对中的综合性故障。并结合风机机组实际状况，做出了监护运行的决策。
两台型号为ST45001.047/0.889的大型风机，是青岛钢铁集团银钢烧结有限公司流水线作业生产的关键设备，对公司生产起着极其重要的作用。从2004年9月初起，1＃风机就产生了异常振动，其振动值呈上升趋势，逐步接近或超过了风机制造厂家制定的振动速度有效值（门限值）标准。Vrms=6.3mm/s。为确保生产的正常进行，及时诊断出风机故障，进而决定对设备是立即停机检修还是监护运行处理，河南狮鼎股份有限公司对该机进行了检测诊断，取得了满意效果。
一、机组有关参数及测点布置图
风机为双吸式，两组叶片各为16片，转速1500r/min，风量4500m3/min，转子长5m，叶轮直径2.5m。
电机为同步式，转速1500r/min，功率2000kW。
风机机组测点布置见图1。使用河南狮鼎股份有限公司的DCPS08B数据采集与分析处理系统，测量参数为振动速度有效值。如图1所示，在各滑动轴承座的水平、垂直、轴向三个方向上，分别对同型号（ST4500）的l＃和2＃风机机组进行了检测，以便进行对比分析。
图1机组测点布置图
二、1＃风机机组故障的检测分析与故障诊断
在检测分析过程中，由于2＃风机机组运行正常且与振动异常的1＃风机机组型号相同。因此，应用了类比法在同工况、同测点、同方向的前提下，进行了检测对比分析。
经对两台风机机组检测后对比发现：1＃风机机组振动变化率，从大到小按测点4、3、2、1排列；对同一测点而言，在水平方向测得的振动速度有效值，均大于垂直方向和轴向。鉴于在电机两侧的测点1和测点2处所测振动值变化率较小，说明电机无故障，应是风机产生了故障。
为此，分别选取测点3和测点4的水平振动谱图进行了对比分析。因测点3(南瓦）水平振动谱图特征较测点4的更为明显，故对测点3水平方向的频谱特征进行分析。
1．时域图分析
用1＃2＃风机测点3水平方向处所测得的时域图（图2、3)对比可见：1＃风机时域振动谱峰比较平齐，有明显的周期性波形，而2＃风机时域图上无此特征。1＃风机的振动速度有效值vrms=6.183mm/s，2＃风机的振动速度效值为vrms＝1.58mm/s，1＃风机的振动速度有效值是2＃风机的3.9倍，由此可推断1＃风机的确产生了故障。
2．时基图分析
用图4、图5的时基图对比可见：2＃风机时基图呈多频率叠加特征，通频振幅为12.41mm/s：而1＃风机时基图上可看到通频振幅为22.54mm/s，它是2＃风机的1.82倍，其时基波形呈现出M形和正弦波组合的叠加波形，高倍频分量叠加、振值高，导致单边摩擦削波。由此可初步推断：1＃风机产生了不平衡和不对中的综合性故障，且振值较高，已产生碰弹摩擦。
图41＃风机南瓦时基图图52＃风机南瓦时基图
3．自相关图分析
用图6、图7的自相关图对比可见：2＃风机的谱峰全部在0.567以下，且谱峰高低不等；而l＃风机的谱峰间隔均匀，均为40ms，谱峰高，基本一致且达到0.994。由此可进一步推断：l＃风机产生了转子不平衡和不对中的综合性故障，且以不平衡故障为主。
4.幅值谱分析
由图8、图9的幅值谱对比可见：2＃风机轴频25Hz的振值为vrms＝1.79mm/s，转子轴振的各阶倍频振动很小；而1＃风机转子轴频25Hz处有显著的高值谱峰，其振值为vrms＝6.47mm/s，它是2＃风机的3.6倍；其频谱图基本上呈“枞树形”，它呈现出转子不平衡的频谱特征。此外，在转子轴振各阶倍频处也有显著的谱峰，除转子轴频的1倍频、4倍频的振动有效值增加几倍外，以2倍频为首的3、5、6倍频处振动有效值增大更多；转子2倍频增大许多倍，则表明有转子不对中故障。由此可更进一步推断出：1＃风机产生了以不平衡为主的转子不平衡和不对中的综合性故障。
图81＃风机南瓦幅值谱图图92＃风机南瓦幅值谱图
三、结论
综合以上时域和频域分析，结合风机机组的实际运行状况，对青钢集团1＃风机机组确诊为：风机转子产生了以不平衡为主的转子不平衡和不对中的综合性故障。结合类比判断和IS02372-1974(E）振动烈度评定标准，根据不平衡、不对中故障短期内不会迅速发展、恶化的特点，做出了目前1＃风机机组仍可维持运行的结论。建议该公司在使用的同时，对该风机机组加强监测，待测得的风机转子两端的振动速度有效值超过11.2mm/s时，再停机进行检修。
参考文献
1.盛兆顺，尹琦岭．设备状态监测与故障诊断技术及应用．化学工业出版社,2003
2.王殿武．机械振动与故障诊断．洛阳机车厂,2002