風機振動分析的誤區及治理

摘　要：L3N 3575.04.84 DBL6T型燒結機主抽風機，按計劃停機檢修發現非驅動端風機軸瓦損壞，更換后對中找正，風機無法正常啟動。葉輪動平衡后啟動風機，振動正常，7-8h后振動急劇上升。經過不斷調整風門和廢氣溫度，42h后又恢復正常。又運行五個月再次計劃檢修吹掃葉輪、緊固軸承座螺打后，多次啟車均因振速高跳閘。再進行動平衡，啟動風機振速正常，運行7-8h后振速急劇上升，不斷調整風門和廢氣溫度后，又自動恢復正常。這一現象如何解釋呢？從對中找正、動平衡、聯軸器端面間隙調整的誤區中可找到答案。 
        關鍵詞：風機　對中　動平衡　振動分析　誤區 

        風機型號L3N 3575.04.84 DBL.6T，英國豪頓公司2003年制造，用于燒結廢氣處理，葉輪直徑3718mm，重量615kg，轉速1000r/min，雙側進氣方式，軸承為直徑254mm滑動軸承。電機型號1DE5907-6HC60-Z，西門子產6500kW, 6kV 50Hz，轉速1000r/min。彈性限定端浮動聯軸器，浮動范圍±3.Omm。 
        一、對中找正的誤區 
        1．檢修操作過程 
        風機非驅動端，更換了新軸瓦，由于新瓦與舊瓦的尺寸不同，風機和電機對中不良，主軸水平度0.17mm/m，非驅動端稍高。將軸承座地腳螺栓全部緊一遍，重新對中，結果良好。電機稍高O.Olmm，風機試運行，振動值較大。 
        2．分析 
        在風機停機后不久的熱狀態下找正，風機葉輪降溫慢，電機轉子降溫快，引起電機、風機兩個軸承座出現溫差。由于熱膨脹的原因，電機與風機中心變化不同，造成數據失真，出現找正錯誤。計算如下：[1][2] 
        (1)電機中心線由于熱膨脹的變化量L1 
        L1＝H1Δt1α＝900×20×11×10-6＝0.198mm 
        式中　H1—電機驅動端中心線高900mm 
        △t1—找正時與外界溫差為10℃ 
        α—鑄鐵的膨脹系數11×10-6(1/℃) 
        (2)風機中心由于熱膨脹的變化量L2 
        L2＝H2Δt2α＝790×40×11×10-6＝0.348mm 
        式中　H2—風機驅動端中心線高790mm 
        Δt2—找正時與外界溫差為40℃ 
        α—鑄鐵的膨脹系數11×10-6 (1/℃ ) 
        (3)由于熱膨脹兩中心線變化量之差 
        ΔL＝L1-L2＝0.198-0.348＝-0.15mm 
        由計算可知，找正數據存在0. 15mm的誤差。 
        3.處理 
        待風機和電機自然冷卻重新找正，電機北側兩地腳各去墊片0.66mm，南側各去墊片0.35mm。對中結果：電機低0.02mm，偏東0.025mm，下開口處0.015mm，西開口處0. 035mm。開車后運行正常。可見分析正確，第一次在熱狀態下找正確實存在誤差。 
        二、動平衡誤區 
        1．動平衡測量 
        請動平衡專家進行測量，測得振動速度4. 9mm/s。風門開度26％時振動速度及不平衡分量相位：風機非驅動端3.12mm/s，相位197°，驅動端2. 42mm/s，相位144°。風門開度56％時振動速度及不平衡分量相位：風機非驅動端4.69mm/s，相位156°，驅動端4.63mm/s，相位149°。專家確認轉子失衡，在線進行動平衡。 
        2．啟車運行 
        動平衡后啟車，設備運行平穩，振動速度都在1.Omm/s以下，廢氣溫度保持在150-190℃之間（工藝原因廢氣溫度降不到150℃以下）。設備運行了18h后，振動值逐漸增大，又運行34h,振動值接近報警停機值。此時測量風機振動速度：非驅動端5.6mm/s相位-21°；驅動端5.3mm/s相位-32°。 
        3．分析 
        燒結工況變化引起廢氣溫度過高，造成葉輪轉子剛性下降，轉動特性發生變化。而且轉子重量大、離心力大，出現熱彎曲不平衡；葉輪轉子結構復雜，轉子流道內有用螺絲緊固的耐磨襯板等非焊接結構，葉輪轉子在瞬時高溫下出現膨脹。螺絲緊固結構存在緊固力不均勻性，葉輪受到不均勻應力的作用，出現不均勻膨脹，導致不平衡；做動平衡糾正了瞬時高溫引起的輕微彎曲不平衡和不均勻膨脹引起的不平衡，啟車后18h內設備運行很平穩，但由于葉輪溫度在150-190℃之間，有低溫時效（150-250℃）的特性，轉子中殘余的彎曲應力和不均勻膨脹引起的應力釋放，轉子恢復原始狀態，導致新的不平衡。 
        4．處理 
        去掉平衡塊啟車，設備運轉正常。事實表明，轉子內殘余的熱應力及不均勻膨脹應力會引起轉子不平衡，由于鋼的低溫時效特性，燒結抽風機轉子在生產溫度下會逐漸釋放這些應力。萊鋼另一燒結風機轉子也出現過類似情況，即風機新換上一個庫存一年多的轉子后，振動很大，于是做在線動平衡，風機啟車時運行正常，運行一天后，振動逐漸增大。做動平衡測試，發現不平衡量相位和做動平衡所加試塊相位恰好相反，停車去掉試塊，設備運行正常。這一實例也證實了以上觀點的正確性。 
        三、聯軸器端面間隙調整的誤區 
        1．檢修存在誤區 
        在另外一次檢修中，對主抽風機進行了系統檢查：測對中、做動平衡、清葉輪（均勻清除灰塵約300g)、測入口錐、復測軸瓦間隙、拆檢軸瓦、修碳環、測主軸水平度等。兩天后試機，風機振動最大點為電機驅動端，振速為4mm/s(3.5mm/s報警）。從檢測儀器看，電機、風機一倍頻都較大，認為風機存在不平衡量。于是做動平衡，總共加試塊十多次，無論是冷態還是熱態，振動一直很大，不平衡量相位漂移，無法捕捉，動不平衡量無法校正。 
        2．分析[3] 
        復測風機聯軸器端面間隙2.2mm，原始安裝數據為3mm，圖紙要求也是3mm，本次檢修數據比原始安裝數據小。軸承座地腳，止推裝置都沒有變化，數據變化是如何發生的呢？ 
        (1)設備安裝時環境溫度為30℃，本次檢修時環境溫度為18℃，相差12℃。環境溫度差引起軸、機座、風機殼、電機殼等一系列的熱脹冷縮，引起聯軸器端面間隙變化。 
        (2)查看設備設計說明時，發現上面注明，機組在標準狀態下（環境溫度0℃）設計，聯軸器端面間隙3mm。據此可以看出聯軸器安裝數據存在問題。 
        (3)由測量數據看，電機水平度不好，北高南低，運行后有向南滑動的趨勢。當風機出現不均勻熱脹冷縮或是工況變化時，電機自動對中過程中，出現軸向竄動。并且聯軸器端面間隙小發生碰撞，引起軸向振動加大。當設備穩定運行一段時間后，軸向竄動消失，設備運行穩定。振動較大時，電機會出現軸向竄動，此時測量電機、風機驅動端的軸向振動值為徑向振動值的兩倍左右。 
        3．處理 
        根據分析，調整電機水平及聯軸器端面間隙后啟車，設備運行正常。萊鋼同機型燒結主抽風機從安裝后，直接啟車總是振動大，要將風機向遠離聯軸器的方向頂開，才能正常啟車，一直找不到原因，從這臺主抽風機檢修分析來看，可能也存在聯軸器端面間隙小的問題。