关于油膜涡动的故障诊断分析

　　摘　要：油膜涡动是机组常见故障之一，严重影响工厂的安全生产。针对转子升速过程中油膜涡动信号的非平稳特点，首先对转子升速时的振动信号进行时域采样，再对时域信号进行等角度采样，将其转化为角域平稳信号。然后对角域信号进行频谱分析识别油膜涡动故障频率。

　　关键词：油膜涡动；故障诊断；采样分析

　　1　油膜涡动诊断实例

　　1.1机组改造前的状态

　　某化炼油厂一催化三机组为烟机－轴流风机－电动机布置，是国内较常见的一种布局方式。

图一：机床布置图

　　机组的主要参数：

　　1.型号：Z1200-0.349/0.0916

　　2.型式：轴流式双层缸，4列静叶可调，9级静叶不可调

　　3.额定功率：3409KW

　　4.临界转速：一阶4872-5028r/min，二阶10484-10884r/min

　　5.级数：11级

　　6.转子动叶11列

　　7.静叶：13

　　大修前这台轴流风机出现严重振动现象，振动监测情况如下图，机组轴承运行温度曾达87℃。

图二：改造前主风机前轴承的波形频谱图

图三：改造前主风机入口端的轴心轨迹图

　　1.2故障分析

　　由上述特性分析引起机组振动的主要原因为机组发生了油膜振荡。即转子的涡动频率与转子固有频率接近时发生的自激振动，而且来势很猛，振幅突然大幅度升高，剧烈振动，震撼整个机器和基础，并伴随低沉的吼叫声，会严重破坏轴承和转子，损坏机器，发生恶性事件。从以上监测图可以初步判定轴承油膜状态不稳定，小于1倍频的成分主要集中在0.37-0.38倍频区域，实际调节主风机操作时发现，振动对于油温变化和风机负荷变化带来的轴位置变换非常敏感，属于明显的油膜涡动现象。针对这个现象，该厂联合生产厂家进行了攻关，对原轴流风机轴承进行改造，研制出具有高抗振性能，低运行温度的新型轴承。新轴承于2002年8月10日一次试车成功，良好运行至今，效果十分理想。
　　1.3分析结果

图四：改造后主风机前轴承的波形频谱图

　　以上是轴承改造后正常运行时的监测图谱，轴承改造后的进油35-36℃，轴承瓦块的工作温度为49-50℃，温升比较低，对保持润滑油品质性能的长期稳定有好处。改造后的轴承振动值幅值大大降低，目前振动值为34-60um，并且彻底消除了油膜涡动现象，没有出现0.37-0.38倍频成分的振动。改造达到了预期目标。S8000系统具有丰富的图谱分析功能，可以实现机组故障定位，指导现场消缺工作。通过查询对比存储在数据库中的历史数据，可对消缺工作的成果进行验证。

　　2　总结

　　本文首先分析了油膜涡动产生机理及故障特征，并总结了处理该类故障的常用方法，在此基础上，给出工作中处理的一个实例，通过在现场对烟机轴承结构进行振动测试分析，确定机组振动异常由轴承油膜涡动引起，提出了处理意见并进行了现场处理，消除了油膜涡动，使机组恢复了正常工作，对该类故障的现场诊断具有一定的指导意义。

　　参考文献

　　[1]胡爱军，朱渝.基于阶比分析的转子系统油膜涡动故障振动研究[J].汽轮机技术，2012（3）

　　[2]郭盈，王学同，李福尚.汽轮发电机组油膜涡动故障诊断及现场处理方法[M].山东：电力研究院，2012

　　[3]唐贵基，向玲，朱永利.基于HHT的旋转机械油膜涡动和油膜故障特征分析[J].中国电机工程学报，2008（2）