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以工频振动为主的设备故障案例辨析 陈明华 曲磊 摘要：在设备故障诊断过程中，常常会遇到一些设备故障具有相似的振动现象， 对这些设备的故障判断往往会有一些难度。本文主要针对讨论、分析了几种以工 频振动为主的设备故障。 关键词：不平衡、不对中、轴弯曲、工频振动、时域、频域、案例辨析 平台设备的连续运行对于油田生产的重要性，以及海上采油平台造价高、维 修成本高等因素,使得设备状态监测系统在平台运转设备状态评估与故障诊断方 面有很广阔的应用空间。我公司自 2001 年在海上平台实施状态监测以来，监测 与诊断了多例多种类型的设备故障，现在做成案例与大家共同讨论，本篇论文主 要讨论在频谱图中以工频振动为主的三类设备故障:转子不平衡、设备联轴器不 对中、转子轴弯曲故障。 一：转子不平衡 众所周知，转子不平衡是由于转子质量中心与旋转中心线存在偏心距，这样 转子旋转时就在轴承上形成周期性的离心力并产生振动；不平衡包括静不平衡和 动不平衡，其振动频率皆为：f = 1/60n. 案例一：某平台主发电机低温水泵电机转子不平衡 （1） 设备形式及参数：电机驱动悬臂单级离心泵，电机转速1460转/分钟，电 机与泵之间采用弹性柱销联轴器,低温水泵安装位置与主发电机很接近， 主发电机为柴油发电机，发电机转速1000转/分钟。 （2） 故障现象：设备在运行过程中振动值突然上升，但并未继续迅速上涨，且 设备在运行时无明显噪音。图1是振动趋势图，图2是频谱图，图3是时 域波形图 （3） 振动特征及分析：在频谱图中电机振动的主要峰值频率为电机工频 24.38HZ,其峰值为5.341mm/s，工频后的峰值频率为33.75HZ,是受主发电 机柴油机振动的影响，电机振动增长主要是由于电机工频峰值明显增长， 其他振动峰值无明显变化；在电机的时域波形图中时域波形为典型的正弦 波形。以上振动信息表明设备可能存在两种设备故障：电机转子不平衡， 电机磁场偏心。为进一步确认设备故障，作电机停机试验，电机停机后振 动并未立即下降，这就排除了电机转子磁场偏心的设备故障。 （4） 结论：电机转子不平衡。 拆检电机，发现电机风扇叶片掉了一片，造成电机转子不平衡;更换电机 风扇后，设备运行正常。 图 1 图2 图3 2）联轴器不对中 联轴器不对中通常包括平行不对中、角度不对中、以及两种形式都存在的混 合不对中，这三种不对中有不同的振动特征，以下案例主要讨论以工频振动为主 的角度不对中的振动现象及特征。 案例二：某油气处理厂循环水泵联轴器不对中 （1） 设备形式及参数：电机驱动简支单级双吸离心泵，电机与泵之间采用弹性 柱销联轴器。泵的出入口法兰分布在泵的两侧。 （2） 故障现象：设备大修后设备振动值明显上升，由其是电机轴向振动明显增 长。 图1是频谱图，图2是时域波形图，图3是相位图 （3） 振动特征及分析：电机驱动端轴向振动由大修前的 3.54mm/s 上升到 9.76mm/s, 电机轴向振动的时域图为正弦波形。水平方向与垂直方向振动 峰值也有一定程度上升。泵体振动表现出与电机振动相同的变化趋势，但 泵体振动值上升没有电机明显，泵体轴向振动由2.2mm/s上升到4.8mm/s， 泵体径向振动也有一定程度增长，但增长幅度小于电机，这是由于泵体两 侧均有法兰联接，增强了泵体刚性，限制了设备振动。为获取更多的设备 振动信息，确认设备故障，又测试了设备各测试点的相位，包括联轴器两 端轴向同方向相位角，其中电机端为140度，泵端为318度，两者相位差 为178度，表明联轴器两端轴向振动表现为反向振动。 （4）