空分457齿轮箱故障诊断

Tol 21 No 3机械研究与应用第21卷第3期00806MECHANICAL RESEARCH APPliCation2008年6月空分457齿轮箱故障诊断王华,包磊,宋昊明,郭颖,叶伟(兰州石化公司设备维修公司,甘肃兰州730060)摘要:通过对空分457齿轮箱振动大的原因进行分析,用状态监测与故障诊断的方法提出了解决故障的措施。关键词齿轮箱;振动;故障诊断中图分类号:TH32.文献标识码:A文章编号:1007-4414(2008)03-0066-02Fault diagnosis of gear box in air separation compressor 2MCL-457Wang Hua, Bao Lei, Song Hao-ming, Guo Ying, Ye WeiEquipment maintenance company of Lanzhou petrochemical corporation, Lanzhou Gansu 730060, China)Abstract: In this paper, by analyzing the reasons of the gear box s vibration, methods to resolve the trouble are provided bymeans of machine condition monitoring and fault diagnostic technique.Key words: gear box; vibration; fault diagnosis1概述台备用设备正处在大修阶段无法立即停车,其布置图齿轮传动系统是各类机械设备中最常见的传动如图1所示。因此,对该设备加强巡检由每周1次方式,齿轮是机械设备中最主要的连接及传递动力的增加到每周2次,且要求维护车间也加强维护力量,元件之一,齿轮振动可认为是由旋转同步的同期振动力保该机组运行。之后,监测数据和频谱均出现突信号加复杂的随机信号形成齿轮传动系统中齿轮本变,振动增大,同时,齿轮箱在运行过程中出现怪音、身破坏故障为最多,一般占齿轮传动系统故障的发热、电流波动大等现象设备监测人员与大机组管60%以上,对于一些大型和连续生产的设备,一旦出理人员一同会诊后要求装置立即停车检修。具体监现故障就会造成很大的损失所以对齿轮进行故障诊测情况如下:断具有十分重要的意义(1)时域波形监测发现:齿轮箱高速轴(测点2故障诊断在空分457齿轮箱中的应用HIV、HH)时域波形出现包络现象且有尖峰出现,振2.1甚本参数值为17mm/s,最高振值达22.5mm/s,这是因为齿啮制氮装置的空气压缩机2MCL-457由沈阳鼓风合出现局部损伤时,冲击强度大齿轮在啮合过程中机厂生产制造其传动装置齿轮箱为双圆弧齿轮,设齿上所受的力为周期性变化的冲击力在该力的激励备参数如下:下,齿轮产生衰减振动损伤特征显露出来,且由于包(1)压缩机参数络处理将非周期性随机振动改造为类周期振动,所工作转速n1为2085/mn;介质为空气;流量为以频域中有明显尖峰呈现如图2所示9700Nm3/h;入口温度122℃;入口压力073MPa。(2)齿轮箱参数大齿轮齿数Z1为137;小齿数Z2为32;速比为28;高速轴n2为1278/min;中心距为350mm;模数压缩机m为5。由齿轮箱参数可计算出以下频率:电机低速齿轮转频fn=n1/60=2983/60=49.7Hz高速齿轮转频fa=n2/60=12778/60=213Hz齿轮啮合频率f。=Zn=137×49.7=6811Hz图1空分457机组布置图22故障诊断2(2)齿轮箱监测数据表1所示是8月15日8在对空分457进行巡检时发现齿轮箱出现异常月20日两次所测的齿轮箱低速齿轮高速齿轮振动情况,由于该设备负责向本厂各装置提供氮气,另值,从监测数据可见,所有测点的振值均有增大趋势收稿日期:2008-04-14作者简介:王华(1971-),女,甘肃会宁人,工程师,主要从事技术管理方面的工作第21卷第3期机械研究与应用Vol 21 No 3008年6月MECHANICAL RESEARCH APPLICATION200806且高速端增长最为明显;而且,在高速端外侧垂直方全未接触的部分,这与监测时啮合不良故障的判断一向釆集数据时仪器显示“信号过载( signal overload致(要求按齿宽接触班迹为90%,按齿高为50%);ded)”现象。⑥变速箱体水平中分面找水平,水平度在标准范围内实测为0.04/1000(要求水平度为0.05/1000;⑦用桥规测量两平行线平行且在同一平面内,说明两传动轴平行度偏差在标准范围内。出单以2530354图2齿轮箱时域频谱图表1齿轮箱各测点数据/mm·s112000H LIV LH HOV HOH HIV HIH日期图4齿轮箱高速端外侧频谱图8.158.34210.746.2829.2425.1885.27210.5917.498.20961013.507.5027.0085.3885.38314.3322.499052.2052.1131.9282.2003.4175.2812.1032.9224故障处理由于两齿存在啮合不匀现象,所以,检修人员在(3)趋势图图3是齿轮箱高速端外侧水平方检修时根据长期的实践经验判断将上下两圆弧齿轮向趋势图(其它测点相似),从图中可见振动有突变进行调整具体方法为:点且有明显的增大趋势。(1)小齿轮上抬高速轴(小齿轮)主瓦向上抬,上抬0.13~0.14mm,目的是减小齿侧间隙使齿轮啮合情况好转;(2)适当缩小中心距将中心距调整为350~004人,气小(3)更换高速轴两瓦尽管只有上瓦有磨损,但如果两瓦不同时更换仅将高速轴主瓦上抬就会出现图3齿轮箱高速端外侧水平方向趋势图中心线不在一条线上的现象,这会导致严重的后果。4)频谱图图4是齿轮箱髙速端外侧频谱图(4)检修结果检修完毕,对该机组进行试运,图中显示了5次所测的频谱,从频谱可见,每次的谱监测发现齿轮箱运行平稳,无怪音,无发热现象检修图变化比较大,且8月22日监测时的变化最明显,在前后齿轮箱的监测数据如表1所示其中9月5日的谱图上高速齿轮的转频213Hz及其谐波均有出现,数据为检修后的检测数据。据计算,齿轮啮合频率为6811Hz。在8月22日监测3结语时啮合频率较明显,频谱图中的6820Hz对应的幅值由以上分析可见,对该机组齿轮箱故障的诊断是为0.82my。说明齿轮箱故障急剧恶化,出现严重准确的、监测是有根据的从频谱图历史数据、时域的啮合不良,需立即停车检修。波形及趋势图都做了详细的分析这为以后齿轮箱的2.3检修情况故障诊断提供了宝贵的经验。维修人员与大机组管理、监测人员打开齿轮箱,参考文献:对其进行全面检查和测量,发现以下情况:①上下两圆弧齿齿根均有磨损现象,小齿轮凸圆面磨损严重;[1]李国华机械故障诊断[M],北京:化学工业出版社,199②高速轴自由端上瓦有两处烧损;③联轴器端瓦有裂2]虞和济.设备故障诊断工程[M].北京:冶金工业出版社纹出现④齿侧间隙较大实测为.50m(要求齿侧【31何正嘉机被设备非平稳信号的故障诊断原理及应用[M,北间隙为0.20mm~0.40mm);⑤接触斑迹不均匀,出京:高等教育出版社,2001现两头接触中间无接触痕迹的现象,说明啮合面有完