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一种典型的基础刚性不足引发机组振动的故障诊断
罗伟，赵林芳，施建忠
（江苏永钢集团机动处，江苏张家港215628）
摘 要：通过对机组进行振动监测，采用频谱分析技术进行故障诊断，并制定解决方案，采取相应措施解决了一例典型的基础刚性不足引发机组振动的故障。
关 键 词：电机；振动；刚性；频率；故障
1 前言
江苏永钢集团是大型钢铁联合企业，年炼钢、轧钢能力680万t。大型旋转设备作为生产的关键设备，一直是公司设备管理的重中之重。公司共有大型高压、直流电动机400余台均能实现精密点检，开展设备状态分析与故障诊断工作。
但是，随着近年来公司跨越式的发展，新建项目逐步增多，大型旋转设备的设计、安装质量问题也偶有发生。
2 机组故障情况
该公司烧结三厂新建300m2带烧生产线一条，其中二次混料机为高压电机经液力耦合器调速驱动齿轮箱带动混料滚筒转动，实现将配料均匀混合的生产过程。该机组具有转动惯量大、负荷重、转矩大等特点。从2011年12月11日开始，发现该分厂二次混料机高压电机非负载侧和负载侧垂直径向振动发生突变，振动数值快速上升并严重超标，严重影响了设备的正常运行。
3 诊断过程
（1）、设备参数及测点布置图电机型号：YKK560-6，电机编号560Y1020624,功率800kW，转数986r/min，测点布置见图1。

（2）数据采集该电机12月3日与12日的振动数据如表1所示（注：1 Av代表非负载侧轴向振动速度，1 Hv代表非负载侧水平径向振动速度，1 Vv代表非负载侧垂直径向振动速度）。

（3）数据分析由表1数据可以看出该机组负载侧振动较大，特别是负载侧垂直径向振动严重超标，而且从12月3日到12日之间有一个明显的上升趋势。其时域波形图如图2所示，频谱图如图3所示。由图2可以看出在波峰A至波峰B之间存在较为明显的单一方向的振动能量，且峰峰间距均为16.25 Hz（即1×r/min，转频成分）。对应的频谱图显示最大振动幅值在49.375 Hz处，达7.02 mm/s，整个谱图存在较为明显的3倍频成分，且垂直方向振动明显大于轴向和水平，说明存在松动和刚性不足的可能。

对现场进行仔细勘察，发现该机组存在安装不规范的现象。电机负载侧底座沿转轴方向已有约300 mm安装在混凝土基础外，电机底座悬空加之混凝土基础与电机底座之间结合不紧密，存在松动现象，整个电机底板垂直方向有明显振感。对机组振动进行建模并加以分析，机组振动数学模型为：

该系统中系统输入x（t）为代表激振力，系统输出为y（t）代表振动响应，则系统传递函数h
（τ）就代表机组的安装基础刚性、支撑方式等中间变量。由于该系统满足线性系统可加性和齐次性，则

频谱图显示在该机组在振动突变前后动态不平衡力没有发生突变，说明在本系统中，不存在较大激振力变化的出现（系统输入没有变化），振动响应产生变化的原因是由于系统传递函数发生了变化。同理，我们可以通过改变系统传递函数的方法来改变系统输出（振动响应）。
综合以上现象，借助频谱分析我们认为导致该电机振动突然增大的原因是由于电机底脚悬空，刚性不足，长期振动导致基础出现松动。
（4）整改对策为了保证机组的正常运行，我们建议烧结三厂利用停机检修的时机对该机组进行以下处理：
①紧固电机地角螺栓，消除电机底角松动的现象；②由于受目前生产节奏的限制，临时对该机组电机底板进行焊接加固，加焊肋板，并对电机底座增加支撑，提高基础的刚性（机组安装基础如图4、5示）。

待大修时，对机组安装基础进行整体灌浆处理，以稳固提高基础刚性，从根本上解决该机组振动问题。12月14日该机组再次开机运行时振动数据如表2所示），各方向振动值均大幅度下降。底座加固后的振动频谱如图6示。

由整改后的频谱图可以看出加固后主要限制住了3×r/min成分的振动能量，3×r/min成分振动幅值从7.02 mm/s下降至0.82 mm/s，整个机组运行状况有了较大改善，我们的整改对策取得良好的效果。
4 结论
应用振动频谱分析技术对机组运行情况进行测试、采集并分析，我们发现并解决了一例典型的由于基础刚性不足引发机组振动的故障实例。设备故障诊断技术已成为我公司设备管理的重要手段，在判别设备故障类型，查找故障原因并制定整改技术对策中得到广泛应用。