風(fēng)機振動分析的誤區(qū)及治理

邵念

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" {5 m( i; S8 L( P  L摘　要：L3N 3575.04.84 DBL6T型燒結(jié)機主抽風(fēng)機，按計劃停機檢修發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動端風(fēng)機軸瓦損壞，更換后對中找正，風(fēng)機無法正常啟動。葉輪動平衡后啟動風(fēng)機，振動正常，7-8h后振動急劇上升。經(jīng)過不斷調(diào)整風(fēng)門和廢氣溫度，42h后又恢復(fù)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(jìn)行動平衡，啟動風(fēng)機振速正常，運行7-8h后振速急劇上升，不斷調(diào)整風(fēng)門和廢氣溫度后，又自動恢復(fù)正常。這一現(xiàn)象如何解釋呢？從對中找正、動平衡、聯(lián)軸器端面間隙調(diào)整的誤區(qū)中可找到答案。
關(guān)鍵詞：風(fēng)機　對中　動平衡　振動分析　誤區(qū)
風(fēng)機型號L3N 3575.04.84 DBL.6T，英國豪頓公司2003年制造，用于燒結(jié)廢氣處理，葉輪直徑3718mm，重量615kg，轉(zhuǎn)速1000r/min，雙側(cè)進(jìn)氣方式，軸承為直徑254mm滑動軸承。電機型號1DE5907-6HC60-Z，西門子產(chǎn)6500kW, 6kV 50Hz，轉(zhuǎn)速1000r/min。彈性限定端浮動聯(lián)軸器，浮動范圍±3.Omm。
一、對中找正的誤區(qū)
1．檢修操作過程
風(fēng)機非驅(qū)動端，更換了新軸瓦，由于新瓦與舊瓦的尺寸不同，風(fēng)機和電機對中不良，主軸水平度0.17mm/m，非驅(qū)動端稍高。將軸承座地腳螺栓全部緊一遍，重新對中，結(jié)果良好。電機稍高O.Olmm，風(fēng)機試運行，振動值較大。
2．分析
& j% C5 a$ |) A3 D在風(fēng)機停機后不久的熱狀態(tài)下找正，風(fēng)機葉輪降溫慢，電機轉(zhuǎn)子降溫快，引起電機、風(fēng)機兩個軸承座出現(xiàn)溫差。由于熱膨脹的原因，電機與風(fēng)機中心變化不同，造成數(shù)據(jù)失真，出現(xiàn)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
% S& q, |7 E4 w! kL1＝H1Δt1α＝900×20×11×10-6＝0.198mm
6 ?2 K, @- t. i7 z5 x1 H式中　H1—電機驅(qū)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(shù)11×10-6(1/℃)
3 ]5 _4 v: L" a; P(2)風(fēng)機中心由于熱膨脹的變化量L2
" t' m0 C* b" W; r$ p# c$ E' gL2＝H2Δt2α＝790×40×11×10-6＝0.348mm
8 i9 |8 S9 J' n, @. L, r7 |式中　H2—風(fēng)機驅(qū)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(shù)11×10-6 (1/℃ )
(3)由于熱膨脹兩中心線變化量之差
$ N) `8 H; a6 R! u8 R1 _: G! s+ nΔL＝L1-L2＝0.198-0.348＝-0.15mm
由計算可知，找正數(shù)據(jù)存在0. 15mm的誤差。
, @" x% F# v# ?- }3.處理
! p! L. U8 T; B) }待風(fēng)機和電機自然冷卻重新找正，電機北側(cè)兩地腳各去墊片0.66mm，南側(cè)各去墊片0.35mm。對中結(jié)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(tài)下找正確實存在誤差。
二、動平衡誤區(qū)
8 u: I; P! F1 Z$ \4 e9 B# e1．動平衡測量
* `7 k/ k  J" ?* d請動平衡專家進(jìn)行測量，測得振動速度4. 9mm/s。風(fēng)門開度26％時振動速度及不平衡分量相位：風(fēng)機非驅(qū)動端3.12mm/s，相位197°，驅(qū)動端2. 42mm/s，相位144°。風(fēng)門開度56％時振動速度及不平衡分量相位：風(fēng)機非驅(qū)動端4.69mm/s，相位156°，驅(qū)動端4.63mm/s，相位149°。專家確認(rèn)轉(zhuǎn)子失衡，在線進(jìn)行動平衡。
2．啟車運行
, Y/ F, O5 V- v動平衡后啟車，設(shè)備運行平穩(wěn)，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(shè)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(fēng)機振動速度：非驅(qū)動端5.6mm/s相位-21°；驅(qū)動端5.3mm/s相位-32°。
" I# v. c( ?/ E9 Q2 Q/ ~* m1 \3．分析
8 i; j( z& {, r' A2 n燒結(jié)工況變化引起廢氣溫度過高，造成葉輪轉(zhuǎn)子剛性下降，轉(zhuǎn)動特性發(fā)生變化。而且轉(zhuǎn)子重量大、離心力大，出現(xiàn)熱彎曲不平衡；葉輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)子流道內(nèi)有用螺絲緊固的耐磨襯板等非焊接結(jié)構(gòu)，葉輪轉(zhuǎn)子在瞬時高溫下出現(xiàn)膨脹。螺絲緊固結(jié)構(gòu)存在緊固力不均勻性，葉輪受到不均勻應(yīng)力的作用，出現(xiàn)不均勻膨脹，導(dǎo)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(nèi)設(shè)備運行很平穩(wěn)，但由于葉輪溫度在150-190℃之間，有低溫時效（150-250℃）的特性，轉(zhuǎn)子中殘余的彎曲應(yīng)力和不均勻膨脹引起的應(yīng)力釋放，轉(zhuǎn)子恢復(fù)原始狀態(tài)，導(dǎo)致新的不平衡。
! O6 n0 R; m# C" D8 A: M4．處理
去掉平衡塊啟車，設(shè)備運轉(zhuǎn)正常。事實表明，轉(zhuǎn)子內(nèi)殘余的熱應(yīng)力及不均勻膨脹應(yīng)力會引起轉(zhuǎn)子不平衡，由于鋼的低溫時效特性，燒結(jié)抽風(fēng)機轉(zhuǎn)子在生產(chǎn)溫度下會逐漸釋放這些應(yīng)力。萊鋼另一燒結(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)子也出現(xiàn)過類似情況，即風(fēng)機新?lián)Q上一個庫存一年多的轉(zhuǎn)子后，振動很大，于是做在線動平衡，風(fēng)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(fā)現(xiàn)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(shè)備運行正常。這一實例也證實了以上觀點的正確性。
3 U: `; }5 Y' z0 f) J1 v三、聯(lián)軸器端面間隙調(diào)整的誤區(qū)
1．檢修存在誤區(qū)
' F  g: s0 O; a7 _6 v1 `在另外一次檢修中，對主抽風(fēng)機進(jìn)行了系統(tǒng)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(fù)測軸瓦間隙、拆檢軸瓦、修碳環(huán)、測主軸水平度等。兩天后試機，風(fēng)機振動最大點為電機驅(qū)動端，振速為4mm/s(3.5mm/s報警）。從檢測儀器看，電機、風(fēng)機一倍頻都較大，認(rèn)為風(fēng)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(tài)還是熱態(tài)，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(fù)測風(fēng)機聯(lián)軸器端面間隙2.2mm，原始安裝數(shù)據(jù)為3mm，圖紙要求也是3mm，本次檢修數(shù)據(jù)比原始安裝數(shù)據(jù)小。軸承座地腳，止推裝置都沒有變化，數(shù)據(jù)變化是如何發(fā)生的呢？
(1)設(shè)備安裝時環(huán)境溫度為30℃，本次檢修時環(huán)境溫度為18℃，相差12℃。環(huán)境溫度差引起軸、機座、風(fēng)機殼、電機殼等一系列的熱脹冷縮，引起聯(lián)軸器端面間隙變化。
" S2 d2 o6 Z" y* R(2)查看設(shè)備設(shè)計說明時，發(fā)現(xiàn)上面注明，機組在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（環(huán)境溫度0℃）設(shè)計，聯(lián)軸器端面間隙3mm。據(jù)此可以看出聯(lián)軸器安裝數(shù)據(jù)存在問題。
' s+ L) p5 K& a9 ?& j# v' p0 |(3)由測量數(shù)據(jù)看，電機水平度不好，北高南低，運行后有向南滑動的趨勢。當(dāng)風(fēng)機出現(xiàn)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(xiàn)軸向竄動。并且聯(lián)軸器端面間隙小發(fā)生碰撞，引起軸向振動加大。當(dāng)設(shè)備穩(wěn)定運行一段時間后，軸向竄動消失，設(shè)備運行穩(wěn)定。振動較大時，電機會出現(xiàn)軸向竄動，此時測量電機、風(fēng)機驅(qū)動端的軸向振動值為徑向振動值的兩倍左右。
3．處理
" G# }, u& u& J3 V  b根據(jù)分析，調(diào)整電機水平及聯(lián)軸器端面間隙后啟車，設(shè)備運行正常。萊鋼同機型燒結(jié)主抽風(fēng)機從安裝后，直接啟車總是振動大，要將風(fēng)機向遠(yuǎn)離聯(lián)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(fēng)機檢修分析來看，可能也存在聯(lián)軸器端面間隙小的問題。

楊兵

裝配的 最高境界了吧？好高的要求～

豆包

檢修時環(huán)境溫度為18℃比安裝時環(huán)境溫度為30℃要低,如熱脹冷縮的話聯(lián)軸器端面間隙變化應(yīng)增大

sjygfcj

領(lǐng)教了，維修工作能干到這種地步，令人敬佩。請問文中現(xiàn)場動平衡是甚么事，能說明白點嗎？

我是小白555

謝謝樓主，學(xué)習(xí)了