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關(guān)于高溫液體流量計(jì)振動(dòng)故障分析及如何處理解決
點(diǎn)擊次數(shù):1801 發(fā)布時(shí)間:2021-01-02 05:49:42
摘要:某電廠輔助冷卻高溫液體流量計(jì)發(fā)生拍振,造成驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)。本文對(duì)拍振原因進(jìn)行分析,并提出了解決方法,成功解決振動(dòng)故障。
1 引言
輔助冷卻高溫液體流量計(jì)(下文簡(jiǎn)稱SEN高溫液體流量計(jì))振動(dòng)超標(biāo),其中以電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)*大。本文從設(shè)備、系統(tǒng)兩方面綜合分析電機(jī)振動(dòng)高的原因是大修后啟動(dòng)階段,上游流道積氣引發(fā)氣柱諧振,該沖擊與SEN高溫液體流量計(jì)自身轉(zhuǎn)頻接近,電機(jī)發(fā)生拍振。*終通過動(dòng)靜排氣穩(wěn)定流場(chǎng),解決了SEN高溫液體流量計(jì)振動(dòng)超標(biāo)故障。
2 拍振現(xiàn)象
如果對(duì)系統(tǒng)施加兩個(gè)頻率接近的力,使系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng),其振幅具有時(shí)強(qiáng)時(shí)弱,呈周期性變化的特征,這種現(xiàn)象就叫做拍。設(shè)信號(hào)X(t)由兩個(gè)振動(dòng)頻率相近且幅值相等的正弦波疊加而成,即
當(dāng)ω1-ω2趨近于0時(shí),即兩個(gè)信號(hào)的頻率越接近時(shí),拍振幅值越大。拍振信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜圖如下,在頻譜圖中可看到兩個(gè)頻率接近的峰。
3 設(shè)備振動(dòng)分析
3.1測(cè)點(diǎn)選擇
為全面監(jiān)測(cè)設(shè)備振動(dòng),在電機(jī)與高溫液體流量計(jì)的驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端均設(shè)有振動(dòng)測(cè)點(diǎn),對(duì)于立式高溫液體流量計(jì),電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端剛度*弱,振動(dòng)響應(yīng)也*明顯,所以此測(cè)點(diǎn)往往能代表立式高溫液體流量計(jì)振動(dòng)的*大點(diǎn)(下文記為測(cè)點(diǎn)1)。電廠人員定期測(cè)量各點(diǎn)振動(dòng)并建立數(shù)據(jù)庫(kù),以便對(duì)振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行趨勢(shì)跟蹤和分析。
3.2信號(hào)分析
SEN高溫液體流量計(jì)維修后再鑒定時(shí),測(cè)點(diǎn)1處振動(dòng)約為7.0mm/s,超過報(bào)警值(振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn):報(bào)警值≥4.5mm/s,停機(jī)值≥7.1mm/s);隨即停運(yùn)該高溫液體流量計(jì),完全停運(yùn)后測(cè)點(diǎn)1振動(dòng)仍高達(dá)4.5mm/s,說明設(shè)備外部存在激擾源,使設(shè)備未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)依然有較大的振動(dòng)響應(yīng)。
對(duì)振動(dòng)采集器獲取的信號(hào)進(jìn)行譜分析,高溫液體流量計(jì)組運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下主要振動(dòng)頻率為11.33Hz和12.38Hz,其中12.38Hz為高溫液體流量計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率;停運(yùn)時(shí),12.38Hz的高溫液體流量計(jì)轉(zhuǎn)頻消失,11.33Hz的外部激擾力依然存在。
測(cè)點(diǎn)1的時(shí)域信號(hào)如圖3,存在明顯的周期波動(dòng),周期約為1秒。設(shè)備在兩個(gè)頻率相近的激振力激發(fā)下,波形周期波動(dòng),現(xiàn)象與拍振吻合。由圖3可知,兩個(gè)激勵(lì)源頻率相差1.05HZ,根據(jù)拍振周期計(jì)算公式T=1/(f1-f2)算得周期為0.95S,與圖3中實(shí)測(cè)周期一致。
4 原因分析
該高溫液體流量計(jì)在維修前測(cè)點(diǎn)1處振動(dòng)約為2.0mm/s。大修期間高溫液體流量計(jì)本體未開展維修工作,所以可排除設(shè)備本體故障,需從系統(tǒng)方面尋找11.3HZ的激振力來源。管道輸液是通過高溫液體流量計(jì)加壓作為動(dòng)力,這種加壓方式是間歇性的,由于間歇加壓,管道內(nèi)的壓力在平均值的上、下波動(dòng),即產(chǎn)生所謂的壓力脈動(dòng),管流處于脈動(dòng)狀態(tài)。脈動(dòng)狀態(tài)的流體遇到彎管頭、閥門、盲板等元件時(shí),產(chǎn)生**間而變化的激振力,在這種激振力作用下管道和附屬設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)頻率為高溫液體流量計(jì)的間歇加壓頻率,即高溫液體流量計(jì)轉(zhuǎn)子的葉片通過頻率。而當(dāng)管道內(nèi)存在可壓縮氣體時(shí),在壓力脈動(dòng)作用下,氣體的壓縮和膨脹會(huì)產(chǎn)生周期性流動(dòng)振蕩,即氣柱諧振。當(dāng)壓力脈動(dòng)與氣柱的諧振頻率相等或接近時(shí),會(huì)產(chǎn)生共振,激起管道及其附屬元件強(qiáng)烈振動(dòng)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì),SEN高溫液體流量計(jì)取水口在循高溫液體流量計(jì)下游,兩者通過一段封閉廊道相連。大修期間廊道內(nèi)水排空,維修后充水啟動(dòng)時(shí)廊道內(nèi)會(huì)殘存一定空氣。當(dāng)循高溫液體流量計(jì)葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)與氣柱諧振共振時(shí),下游SEN高溫液體流量計(jì)將受到強(qiáng)烈激擾,激擾頻率為循高溫液體流量計(jì)葉片通過頻率11.3HZ(高溫液體流量計(jì)轉(zhuǎn)速169rpm,葉輪葉片4個(gè)),與圖2中實(shí)測(cè)干擾頻率一致。所以SEN高溫液體流量計(jì)拍振的根本原因是上游循高溫液體流量計(jì)葉片通過頻率與自身轉(zhuǎn)頻接近,廊道內(nèi)殘存空氣引發(fā)的氣柱諧振強(qiáng)化了循高溫液體流量計(jì)脈動(dòng)壓力的傳遞。
5 故障處理
故障原因明確后,項(xiàng)目組通過連續(xù)排氣、高溫液體流量計(jì)組切換等措施穩(wěn)定管道內(nèi)流場(chǎng),消除SEN高溫液體流量計(jì)的拍振,測(cè)點(diǎn)1振動(dòng)降至2.1mm/s,與大修前振動(dòng)相當(dāng),頻譜中11.33Hz的外部激振力也大幅下降。
6 結(jié)語(yǔ)
本文結(jié)合設(shè)備檢修記錄,系統(tǒng)設(shè)計(jì)及頻譜特征,鎖定故障原因?yàn)?strong>高溫液體流量計(jì)組上游流體壓力脈動(dòng)引發(fā)設(shè)備拍振,*終通過動(dòng)、靜排氣穩(wěn)定流場(chǎng)等措施,快速解決設(shè)備振動(dòng)高缺陷,避免不必要的解體檢修。此次SEN高溫液體流量計(jì)振動(dòng)處理案例可作為立式高溫液體流量計(jì)振動(dòng)異常分析的參考。
1 引言
輔助冷卻高溫液體流量計(jì)(下文簡(jiǎn)稱SEN高溫液體流量計(jì))振動(dòng)超標(biāo),其中以電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端振動(dòng)*大。本文從設(shè)備、系統(tǒng)兩方面綜合分析電機(jī)振動(dòng)高的原因是大修后啟動(dòng)階段,上游流道積氣引發(fā)氣柱諧振,該沖擊與SEN高溫液體流量計(jì)自身轉(zhuǎn)頻接近,電機(jī)發(fā)生拍振。*終通過動(dòng)靜排氣穩(wěn)定流場(chǎng),解決了SEN高溫液體流量計(jì)振動(dòng)超標(biāo)故障。
2 拍振現(xiàn)象
如果對(duì)系統(tǒng)施加兩個(gè)頻率接近的力,使系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng),其振幅具有時(shí)強(qiáng)時(shí)弱,呈周期性變化的特征,這種現(xiàn)象就叫做拍。設(shè)信號(hào)X(t)由兩個(gè)振動(dòng)頻率相近且幅值相等的正弦波疊加而成,即
當(dāng)ω1-ω2趨近于0時(shí),即兩個(gè)信號(hào)的頻率越接近時(shí),拍振幅值越大。拍振信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜圖如下,在頻譜圖中可看到兩個(gè)頻率接近的峰。
3 設(shè)備振動(dòng)分析
3.1測(cè)點(diǎn)選擇
為全面監(jiān)測(cè)設(shè)備振動(dòng),在電機(jī)與高溫液體流量計(jì)的驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端均設(shè)有振動(dòng)測(cè)點(diǎn),對(duì)于立式高溫液體流量計(jì),電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端剛度*弱,振動(dòng)響應(yīng)也*明顯,所以此測(cè)點(diǎn)往往能代表立式高溫液體流量計(jì)振動(dòng)的*大點(diǎn)(下文記為測(cè)點(diǎn)1)。電廠人員定期測(cè)量各點(diǎn)振動(dòng)并建立數(shù)據(jù)庫(kù),以便對(duì)振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行趨勢(shì)跟蹤和分析。
3.2信號(hào)分析
SEN高溫液體流量計(jì)維修后再鑒定時(shí),測(cè)點(diǎn)1處振動(dòng)約為7.0mm/s,超過報(bào)警值(振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn):報(bào)警值≥4.5mm/s,停機(jī)值≥7.1mm/s);隨即停運(yùn)該高溫液體流量計(jì),完全停運(yùn)后測(cè)點(diǎn)1振動(dòng)仍高達(dá)4.5mm/s,說明設(shè)備外部存在激擾源,使設(shè)備未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)依然有較大的振動(dòng)響應(yīng)。
對(duì)振動(dòng)采集器獲取的信號(hào)進(jìn)行譜分析,高溫液體流量計(jì)組運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下主要振動(dòng)頻率為11.33Hz和12.38Hz,其中12.38Hz為高溫液體流量計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率;停運(yùn)時(shí),12.38Hz的高溫液體流量計(jì)轉(zhuǎn)頻消失,11.33Hz的外部激擾力依然存在。
測(cè)點(diǎn)1的時(shí)域信號(hào)如圖3,存在明顯的周期波動(dòng),周期約為1秒。設(shè)備在兩個(gè)頻率相近的激振力激發(fā)下,波形周期波動(dòng),現(xiàn)象與拍振吻合。由圖3可知,兩個(gè)激勵(lì)源頻率相差1.05HZ,根據(jù)拍振周期計(jì)算公式T=1/(f1-f2)算得周期為0.95S,與圖3中實(shí)測(cè)周期一致。
4 原因分析
該高溫液體流量計(jì)在維修前測(cè)點(diǎn)1處振動(dòng)約為2.0mm/s。大修期間高溫液體流量計(jì)本體未開展維修工作,所以可排除設(shè)備本體故障,需從系統(tǒng)方面尋找11.3HZ的激振力來源。管道輸液是通過高溫液體流量計(jì)加壓作為動(dòng)力,這種加壓方式是間歇性的,由于間歇加壓,管道內(nèi)的壓力在平均值的上、下波動(dòng),即產(chǎn)生所謂的壓力脈動(dòng),管流處于脈動(dòng)狀態(tài)。脈動(dòng)狀態(tài)的流體遇到彎管頭、閥門、盲板等元件時(shí),產(chǎn)生**間而變化的激振力,在這種激振力作用下管道和附屬設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)頻率為高溫液體流量計(jì)的間歇加壓頻率,即高溫液體流量計(jì)轉(zhuǎn)子的葉片通過頻率。而當(dāng)管道內(nèi)存在可壓縮氣體時(shí),在壓力脈動(dòng)作用下,氣體的壓縮和膨脹會(huì)產(chǎn)生周期性流動(dòng)振蕩,即氣柱諧振。當(dāng)壓力脈動(dòng)與氣柱的諧振頻率相等或接近時(shí),會(huì)產(chǎn)生共振,激起管道及其附屬元件強(qiáng)烈振動(dòng)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì),SEN高溫液體流量計(jì)取水口在循高溫液體流量計(jì)下游,兩者通過一段封閉廊道相連。大修期間廊道內(nèi)水排空,維修后充水啟動(dòng)時(shí)廊道內(nèi)會(huì)殘存一定空氣。當(dāng)循高溫液體流量計(jì)葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)與氣柱諧振共振時(shí),下游SEN高溫液體流量計(jì)將受到強(qiáng)烈激擾,激擾頻率為循高溫液體流量計(jì)葉片通過頻率11.3HZ(高溫液體流量計(jì)轉(zhuǎn)速169rpm,葉輪葉片4個(gè)),與圖2中實(shí)測(cè)干擾頻率一致。所以SEN高溫液體流量計(jì)拍振的根本原因是上游循高溫液體流量計(jì)葉片通過頻率與自身轉(zhuǎn)頻接近,廊道內(nèi)殘存空氣引發(fā)的氣柱諧振強(qiáng)化了循高溫液體流量計(jì)脈動(dòng)壓力的傳遞。
5 故障處理
故障原因明確后,項(xiàng)目組通過連續(xù)排氣、高溫液體流量計(jì)組切換等措施穩(wěn)定管道內(nèi)流場(chǎng),消除SEN高溫液體流量計(jì)的拍振,測(cè)點(diǎn)1振動(dòng)降至2.1mm/s,與大修前振動(dòng)相當(dāng),頻譜中11.33Hz的外部激振力也大幅下降。
6 結(jié)語(yǔ)
本文結(jié)合設(shè)備檢修記錄,系統(tǒng)設(shè)計(jì)及頻譜特征,鎖定故障原因?yàn)?strong>高溫液體流量計(jì)組上游流體壓力脈動(dòng)引發(fā)設(shè)備拍振,*終通過動(dòng)、靜排氣穩(wěn)定流場(chǎng)等措施,快速解決設(shè)備振動(dòng)高缺陷,避免不必要的解體檢修。此次SEN高溫液體流量計(jì)振動(dòng)處理案例可作為立式高溫液體流量計(jì)振動(dòng)異常分析的參考。