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摘要 ： 利用频谱分析技术对空压机进行了故障诊断分析，并指出了进行空压机故障诊断时应注意的问题。
关键词： 频谱分析 故障诊断 空压机 数据采集
中图分类号 ： TP206 + .3 文献标识码 : B
文章编号 : 1006-8155(2005)02-0050-02
Abstract ： Trouble diagnosis analysis is carried out on air compressor by spectnm analysis technology, and the problems to be attention on air compressor trouble diagnosis is pointed out.
Keywords: Centrifugal compressor Spectrum analysis Trouble diagnosis Data collection
1 引言
利用振动信号的频谱分析技术进行旋转机械设备的故障诊断是已广泛采用的实用技术，在现场诊断时往往需要结合实际工况和设备结构特点进行综合分析与判断，才能得到比较满意的结论。本文就一个空压机的现场诊断实例探讨了现场诊断时应注意的问题。
2 故障产生的原因及诊断方法
某钢厂有一台 H400-6.5/0.97 制氧机， 2003 年 12 月初进行了例行大修，更换了一对轴瓦，重新投入运转后发现声音异常、振动增大，虽然现场装有在线监测系统，但该系统只能监测两根高速轴的轴振（位移量），没有频谱分析功能，所以只能知道轴振动位移的大小，不能分析振动的原因。应厂方邀请笔者于 12 月 20 日到现场进行诊断，分析声音异常和振动大的原因。
图1 检测点布置示意图
数据采集是进行故障判断的首要工作，现场采集数据时一定要注意采集数据的全面性和有效性。全面性是指尽量多地在不同部位（检测点）采集振动信号，并且对不同参量（加速度、速度、位移）予以采集。有效性是指采集信号时要选用合理的频带、采用合理的滤波。这就要求所使用的数据采集系统具有多参数测量、高低通滤波及抗混滤波等功能，为此选择了中国运载火箭研究院北京京航公司生产的多通道数据采集故障诊断系统—— HG -8902C ，因为该系统采用了非常专业的采集卡。该采集卡具有高通滤波、低通滤波、抗混滤波、包络解调、程控放大、一次积分及二次积分等功能，非常适用于振动信号的测试。
在制氧机上选择了 13 个测点（见图 1 ），利用 HG 8902C 系统采集了数百组数据。
资料收集是进行故障诊断的必要前提，没有设备结构的数据就不能准确地进行设备故障的分析与诊断。通过多方查找得到了制氧机的有关数据（见表 1 ）。
表1 机组各转子结构参数及其特征频率
从图 2 的幅值谱及表 1 的空压机的特征频率对照可以看出：空压机的 3 根转子都存在一定的不平衡量，不过量值较小。也就是说，动平衡不良并不是造成设备振动大的主要原因。从图 3 的加速度幅值谱可以看出振动的主要能量集中在 3800Hz ，该频率分量的幅值已经达到 83m /s 2 ，通频带有效值达到了 96 m /s 2 。
那么，构成振动最主要的 3800Hz 的频率分量是由什么原因造成的呢？从表 1 可以看出，Ⅰ级叶片的通过频率 3780Hz 与 3800Hz 非常接近，并且，从图 2 可以看出低频段的各频率分量中显著地存在 222.5Hz 、５ Hz 、 220Hz 、 180Hz 、 182.5Hz ，可见机器的实际转速略高于额定转速，即Ⅰ - Ⅱ转子的转频在 180 到 182.5 之间，而 3800/21=180.95 ，所以有理由怀疑机组振动的主要成分是Ⅰ级叶片通过流道的振动，这可能与设备老化有关。同时找到并调阅了一年前该机组的振动检测数据，发现当时也存在 3800Hz 振动分量，其幅值为 70 m /s 2 ，通频带有效值为 80 m /s 2 。可见机组振动“大”的现象并不是偶然发生的，而只是在原有的基础上有所发展。鉴于该机组停机一天将给企业带来 100 万元的经济损失，所以建议加强检测频度，密切监视设备振动发展趋势，而没有必要重新停机检修。
3 结论
厂方认为诊断建议与实际情况基本吻合，决定采纳诊断建议，机组继续运行而不再停机检修。至今该机组振动量没有继续升高、运行平稳。可见通过频谱分析技术可以对大型空压机组进行有效的状态分析和故障诊断，从而对设备的运行管理提出必要的建议。 |
