蛇形簧聯(lián)軸器引起的振動(dòng)故障診斷及處理

1、 概述

蛇形簧聯(lián)軸器是一種彈性聯(lián)軸器，主要由兩個(gè)帶齒槽的半聯(lián)軸器、蛇形彈簧及罩殼組成，見圖1。金屬罩殼內(nèi)充滿潤(rùn)滑脂。該聯(lián)軸器工作時(shí)，由原動(dòng)半聯(lián)軸器的齒面給彈簧片施加周向作用力，再經(jīng)彈簧將周向力傳遞給從動(dòng)半聯(lián)軸器的齒面。其具有減振效果好，使用壽命長(zhǎng)，承受變動(dòng)載荷范圍大，啟動(dòng)安全，傳動(dòng)效率高，運(yùn)行可靠，允許轉(zhuǎn)子中心有一定的偏差等優(yōu)點(diǎn)。

某電廠一次風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器即為此結(jié)構(gòu)形式，該風(fēng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)各有兩個(gè)徑向支承軸承，4個(gè)軸承均為滾動(dòng)軸承，風(fēng)機(jī)為離心式風(fēng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速1488r/min，其軸系簡(jiǎn)圖見圖2。

該風(fēng)機(jī)在大修過程中更換了全部滾動(dòng)軸承。另外，由于蛇形簧聯(lián)軸器罩殼磨損嚴(yán)重，委托某加工單位仿制。檢修結(jié)束后，試轉(zhuǎn)過程中，該風(fēng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)，無法安全運(yùn)行。

2、故障特點(diǎn)及原因分析

2.1振動(dòng)測(cè)試

對(duì)A、B兩臺(tái)風(fēng)機(jī)及其電機(jī)的振動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見表1、圖3和圖4，因兩臺(tái)風(fēng)機(jī)振動(dòng)情況相似，只列出A一次風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端軸承水平方向振動(dòng)頻譜圖。

從表1可以看出，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的振動(dòng)情況相似，均具有以下特點(diǎn)：各軸承、各方向振動(dòng)均以工頻為主，且有明顯的2倍頻分量；風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)大于非驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)；風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)大小接近，相位相反；各軸承水平、垂直、軸向振動(dòng)均較大。

2.2故障原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，風(fēng)機(jī)非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)(葉輪側(cè))小于驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)，說明兩臺(tái)風(fēng)機(jī)振動(dòng)均不是由葉輪本身質(zhì)量不平衡或安裝后風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的。各軸承、各方向振動(dòng)均以工頻為主，有比較明顯的2倍頻成分，仔細(xì)觀察頻譜圖(圖3和圖4)，未發(fā)現(xiàn)明顯的軸承故障頻率，表明各軸承不存在故障且安裝、潤(rùn)滑良好；從頻譜圖上也沒有發(fā)現(xiàn)明顯的葉片通過頻率，另外通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)振動(dòng)與擋板開度沒有關(guān)系，表明風(fēng)機(jī)通流部分正常。

通過以上分析排除了風(fēng)機(jī)葉輪質(zhì)量不平衡、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡、軸承損壞、安裝潤(rùn)滑不良及風(fēng)機(jī)通流部分損壞等故障。

而風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)大于非驅(qū)動(dòng)軸承振動(dòng)，風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸承振動(dòng)大小接近，相位相反，各軸承水平、垂直、軸向振動(dòng)均較大，且頻譜中2倍頻成分比較明顯，這些現(xiàn)象表明，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)均可能存在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)轉(zhuǎn)子不對(duì)中的問題

3、故障確認(rèn)及處理過程

3.1故障確認(rèn)

經(jīng)過研究決定，復(fù)查風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)轉(zhuǎn)子中心的對(duì)中情況。首先在不松開聯(lián)軸器罩殼螺栓的情況下，測(cè)量風(fēng)機(jī)與電機(jī)側(cè)軸頸的跳動(dòng)，然后松開聯(lián)軸器罩殼螺栓，拆除聯(lián)軸器罩殼，測(cè)量?jī)赊D(zhuǎn)子對(duì)中情況，最后將蛇形簧去掉測(cè)量?jī)赊D(zhuǎn)子對(duì)中情況。

在不松開聯(lián)軸器罩殼螺栓情況下，測(cè)量發(fā)現(xiàn)A風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子左右跳動(dòng)70um，上下跳動(dòng)小于30um。B風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子及電機(jī)轉(zhuǎn)子上下、左右跳動(dòng)均小于30um。松開聯(lián)軸器罩殼螺栓，拆除聯(lián)軸器罩殼再次測(cè)量，測(cè)量結(jié)果無明顯變化。去掉蛇形簧再次測(cè)量，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)及電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)中良好。上下、左右偏差均在30um以內(nèi)。

通過以上檢查說明，B風(fēng)機(jī)與電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)子對(duì)中情況良好；A風(fēng)機(jī)及電機(jī)蛇形簧聯(lián)軸器可能存在別勁的問題，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不對(duì)中。

將A風(fēng)機(jī)蛇形簧重新安裝后，復(fù)測(cè)轉(zhuǎn)子對(duì)中情況，上下、左右偏差均在30um以內(nèi)；安裝聯(lián)軸器罩殼后，電機(jī)和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子上下、左右跳動(dòng)仍在30um以內(nèi)。啟動(dòng)電機(jī)，復(fù)測(cè)電機(jī)及風(fēng)機(jī)的振動(dòng)情況見表2。

由表2可知，A一次風(fēng)機(jī)及電機(jī)振動(dòng)情況與復(fù)查對(duì)輪前沒有根本的改善。風(fēng)機(jī)停機(jī)后，復(fù)測(cè)電機(jī)和風(fēng)機(jī)軸頸跳動(dòng)，均在30um以內(nèi)，松開聯(lián)軸器罩殼螺栓，拆除聯(lián)軸器罩殼，測(cè)量轉(zhuǎn)子對(duì)中情況，也在30um以內(nèi)，去掉蛇形簧復(fù)測(cè)轉(zhuǎn)子對(duì)中情況，仍然沒有變化，說明風(fēng)機(jī)靜止時(shí)轉(zhuǎn)子中心對(duì)中良好。但第一次復(fù)測(cè)A風(fēng)機(jī)對(duì)中情況又表明蛇形簧別勁，考慮到該聯(lián)軸器為彈性聯(lián)軸器，在運(yùn)行過程中聯(lián)軸器有一定的變形 量，有可能是對(duì)輪罩殼限制轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成轉(zhuǎn)子不對(duì)中，決定取下聯(lián)軸器罩殼測(cè)量其內(nèi)徑。通過測(cè)量發(fā)現(xiàn)，新更換的聯(lián)軸器罩殼內(nèi)徑與更換下來的舊罩殼相比小了2mm。

為了進(jìn)一步確定聯(lián)軸器罩殼問題，A風(fēng)機(jī)重新更換上舊的聯(lián)軸器罩殼，啟動(dòng)運(yùn)行。振動(dòng)數(shù)據(jù)見表3，風(fēng)機(jī)及電機(jī)振動(dòng)均達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。這充分說明了，故障原因是新加工的聯(lián)軸器罩殼內(nèi)徑過小，在運(yùn)行過程中，聯(lián)軸 器罩殼限制了轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，引起轉(zhuǎn)子不對(duì)中。

3.2故障處理

根據(jù)分析及檢查中確認(rèn)的故障原因，決定將新更換的聯(lián)軸器罩殼內(nèi)徑進(jìn)行機(jī)加工，車大2mm?；匮b后，測(cè)試電機(jī)及風(fēng)機(jī)振動(dòng)情況，測(cè)試結(jié)果見表4，電機(jī)及風(fēng)機(jī)兩軸承水平、垂直、軸向振動(dòng)均小于50um，達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。

4、結(jié)論

(1)該一次風(fēng)機(jī)及電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)的根本原因是新更換的聯(lián)軸器罩殼內(nèi)徑太小，影響了運(yùn)行過程中一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)轉(zhuǎn)子的對(duì)中，造成振動(dòng)超標(biāo)。

(2)彈性聯(lián)軸器對(duì)轉(zhuǎn)子中心偏差有一定的補(bǔ)償作用，但安裝及運(yùn)行過程中要保證兩轉(zhuǎn)子相對(duì)自由活動(dòng)量。

(3)該類型聯(lián)軸器罩殼內(nèi)徑也不易過大，罩殼內(nèi)徑過大蛇形簧變形量大，容易造成蛇形簧的疲勞損壞。

來源：振動(dòng)診斷與轉(zhuǎn)子平衡

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