漲知識丨螺桿壓縮機異響的振動(dòng)信號分析

本文介紹了基于振動(dòng)信號分析的一種螺桿壓縮機異響故障診斷方法。觀(guān)察振動(dòng)信號的時(shí)域波形圖中是否有沖擊信號，可作為判斷轉子與機殼有無(wú)碰擦故障的依據。

一、引言

螺桿空壓機是一種廣泛應用于石油化工及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的動(dòng)力設備，其安全可靠運行，對保障企業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。目前，大型工藝螺桿壓縮機用戶(hù)會(huì )實(shí)時(shí)監測其運行狀態(tài)，以便及時(shí)發(fā)現問(wèn)題避免發(fā)生嚴重事故。而通用螺桿壓縮機一般會(huì )在出廠(chǎng)前進(jìn)行試車(chē)檢測，保證產(chǎn)品交付后順利工作。因為沒(méi)有實(shí)時(shí)監測系統，所以通用螺桿壓縮機的出廠(chǎng)試車(chē)檢測尤為重要。而異響是試車(chē)檢測中較為常見(jiàn)的問(wèn)題。本文針對噴油主機異響及采集到的一種振動(dòng)信號展開(kāi)分析。

二、異響信號

1、異響檢測

試車(chē)檢測中，一般是以?xún)x器測試主機的振動(dòng)烈度作為產(chǎn)品是否合格的檢測標準。但是傳統測試儀器僅能提供螺桿主機振動(dòng)的有效值，對檢測主機異響而言具有較大的局限性。

另外，由于缺乏明確的判斷標準，對于異響的判斷，目前主要依靠工人師傅的個(gè)人經(jīng)驗，借助銅棒或直接通過(guò)人耳進(jìn)行辨識，給出結論，主觀(guān)性和經(jīng)驗性較強。但主機異響可以在早期暴露主機存在的問(wèn)題，如轉子間嚙合不良、轉子與機殼碰擦，避免主機咬死等嚴重事故發(fā)生。

2、檢測系統搭建

檢測對象為某型噴油螺桿空壓機主機，排氣量35m³/h，排氣壓力0.8MPa。

檢測系統硬件方面選用美國NI公司USB9233型數采卡，丹麥BK公司4085型加速度傳感器；軟件方面應用Labview編程平臺提供的Express模塊，進(jìn)行測量程序的開(kāi)發(fā)。

新搭建的測試系統不僅能提供主機振動(dòng)的有效值，還能提供振動(dòng)信號的時(shí)域波形，可直觀(guān)的觀(guān)測到振動(dòng)信號，有助于異響的判斷分析。

3、檢測結果

試車(chē)人員反映主機有異響，且推測異響源在機殼部位。用新搭建的測試系統對機殼進(jìn)行測試，結果如圖1～4所示。

從以上測試的時(shí)域波形圖中可以觀(guān)測到，在機殼陰陽(yáng)轉子徑向方向，及水平和豎直兩個(gè)方向上，均存在明顯的沖擊信號。

三、結果分析

從檢測結波形圖中可得到，沖擊信號的時(shí)間間隔約為0.011秒，故沖擊頻率fi=1/T為90.9Hz。該主機陽(yáng)轉子為主動(dòng)轉子，轉速為1367rpm，故回轉頻率fv=v/60為22.8Hz。陰陽(yáng)轉子齒數分別為6齒和4齒，碰擦故障頻率fb=4*fv為91.2Hz。

由上述計算可得到?jīng)_擊信號頻率90.9Hz與轉子碰擦故障頻率91.2Hz較接近，因此，推測沖擊信號是由于轉子與機殼碰擦引起。

分析原因可能是由于加工誤差或熱膨脹導致轉子與機殼間隙減小，當轉子旋轉一周，齒頂與機殼碰擦四次，變會(huì )產(chǎn)生圖3所示的測試波形。當轉子有些齒頂與機殼碰擦，而有些不碰擦或碰擦程度較輕時(shí)，便會(huì )產(chǎn)生圖1、圖2、圖4所示的測試波形。

四、主機拆檢

為驗證對主機異響故障的判斷，將測試主機進(jìn)行拆檢，將轉子移除機殼后，可在機殼轉子腔內面觀(guān)察到明顯的劃痕，如圖5所示。

拆檢結果顯示，主機運行過(guò)程中轉子與機殼確實(shí)存在碰擦現象。證明了前文中沖擊信號來(lái)源的推測，找出了主機異響的原因。

五、解決措施

異響是由于運行過(guò)程中轉子與機殼的間隙過(guò)小引起的，解決措施有兩種：第一加工轉子，減小齒頂圓直徑；第二加工機殼增加轉子孔直徑，一般較常采用后者。但兩種方法都會(huì )增加泄露量，需要嚴格控制加工量。

六、結論

文中針對通用螺桿試車(chē)中出現的異響問(wèn)題，引入時(shí)域波形作為檢測方法，避免了傳統檢測手段的局限性。根據檢測結果中的沖擊信號進(jìn)行分析，通過(guò)頻率計算找出了沖擊信號來(lái)源，確定了異響原因。然后拆檢主機，證明了判斷結論正確方法可行，最后給出了常用的解決措施。