摘 要：通过对7H-4型离心式压缩机电机进行状态监测与故障诊断，及时发现了电机的故障，并通过离线分析找出故障原因，有效地降低了损失，减少了维修时间。

　　关键字：状态监测;故障诊断;离线分析;电机

　　1 电机基本情况

　　7H-4型离心式压缩机电机为三相异步电动机，电机型号：YKS710-2WTA;额定功率：2800Kw;额定转速2983r/min;额定电压：6000V。电机由南阳防爆集团有限公司生产制造。电机驱动7H-4型离心式压缩机为催化裂化装置反—再系统送燃烧用的空气。该机组是催化裂化装置的关键设备。

　　7H-4型离心式压缩机组布置见图1。

　　图1

　　2 故障情况及分析过程

　　2008年初，用VM63便携式测振仪对7H-4型离心式压缩机电机进行振动监测发现，其振动值(压缩机和增速箱的振动正常)有不断增大的趋势。2008年3月30日，用Y303机械设备状态监测及故障诊断系统对其进行振动数据采集。该电机在空负荷时的振动值(见表1)及垂直和轴向方向振动频谱图(见图2、3)如下：

　　表1 电机空负荷时的振动值

　　电机非联轴端(mm/s)

　　水平

　　垂直

　　轴向

　　2.4

　　7.0

　　8.9

　　注： ISO2372标准：振值<4.5 mm/s，设备运行正常;振值>4.5 mm/s，设备状态的评价等级为“较差”。

　　图2 电机非联轴端垂直方向振动频谱图

　　图3 电机非联轴端轴向振动频谱图

　　电机转频：

　　由振动值及频谱图可见：①电机垂直和轴向方向振动值较大;②电机垂直方向振动频谱图中，能量集中于1×、3×频，有突出的峰值，高次谐波分量较小;③电机轴向振动频谱图中，能量集中于1×、2×、3×频，有突出的峰值，高次谐波分量较小。

　　诊断意见：根据以上振动特征，电机振动值超标及不断增大的可能原因是由于转子不平衡和机械松动造成的[1～3]。

　　3 处理情况

　　检查电机地脚螺栓发现存在松动现象，检查电机前后轴瓦没有发现问题。紧固电机地脚螺栓后，电机的振动值有所降低，但仍偏大。刚好赶上催化裂化装置停工检修，最后决定电机送外检修。

　　电机送到修理厂解体。将转子抽出后，检查发现，由于电机转子长时间过热引起热应力改变，转子两头铁芯硅钢片与轴结合处多处烧坏已出现局部裂纹、变形等现象(见图4)，转子做动平衡为不合格(动平衡数据见表2)。

　　图4

　　表2 电机检修前转子动平衡试验数据

　　允许不平衡量(g)

　　实际不平衡量(g)

　　左面不平衡量

　　5

　　左面不平衡量

　　358

　　右面不平衡量

　　5

　　右面不平衡量

　　220

　　静不平衡量

　　10

　　静不平衡量

　　366

　　定子铁芯经检查，60%的面积已高温过热老化，槽楔过热变色。转子轴经检验，由于轴受高温轻微弯曲，联轴端弯曲0.18mm，非联轴端弯曲0.15mm。

　　造成电机振动值超标并逐渐增大的的原因：该电机在设计制造上存有严重不合理因素，转子风扇过少，两端各9片，且距离转子端环处较远，没有创造散热条件，转子内孔风量小，所以电机在启动运行过程中，由于过电流与瞬时过电压，两端端环导电面积小于理论计算量的40%，电机启动工作中电流密度大，导致电机在运行中转子端环过热(最高温度可达600℃左右，接近端环熔点)，造成转子不平衡和轴弯曲。

　　经过对电机检修处理，动平衡恢复(动平衡数据见表3);转子轴用液压校正后，两端弯曲已消除，两头用千分表测试弯曲不大于0.01mm。

　　表3 电机检修后转子动平衡试验数据

　　允许不平衡量(g)

　　校正后不平衡量(g)

　　左面不平衡量

　　5

　　左面不平衡量

　　0.807

　　右面不平衡量

　　5

　　右面不平衡量

　　2.85

　　静不平衡量

　　10

　　静不平衡量

　　2.05

　　4 检修后试车情况

　　经过处理，电机振动正常，运行良好(振动数据见表4)。

　　表4 电机检修后的振动数据

　　电机非联轴端(mm/s)

　　水平

　　垂直

　　轴向

　　0.6

　　0.7

　　1.6

　　通过对7H-4离心式压缩机电机进行状态监测与故障诊断，判断出了电机的故障，将故障的危害性降到最低程度，减少了维修的时间。

　　参考文献：

　　[1] 杨国安.机械故障诊断实用技术[M].北京：中国石化出版社，2007.

　　[2] 杨志伊主编.设备状态监测与故障诊断[M].北京：中国计划出版社，2006.

　　[3] 马宏忠.电机状态监测与故障诊断[M].北京：机械工业出版社，2008.