焦爐煤氣風機典型故障原因分析及對策

王運儉， 黎新民

安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠（455004）

焦爐煤氣風機是焦化廠乃至整個鋼鐵企業的心臟設備,風機的運行狀況影響企業生產大局,是生產設備管理工作的重中之重。我廠煤氣風機是90年代的國內產品，基本配置技術落后，沒有在線運行自動檢測裝置。發現和判斷運行故障要靠專業技術人員加強日常維護檢查和精密監測，積累溫度、聲音、振動值變化數據；掌握劣化發展趨勢;及時分析判斷運行異常產生的原因，采取適當處理措施。風機正常運行的廠規標準是:風機各軸瓦的各向振動雙振幅不得大于0.02mm、電機各軸承的各向振動雙振幅不得大于0.06mm。

我廠焦爐煤氣風機擔負六座4.3m、42孔焦爐煤氣的輸送工作，型號為D1200-5-2，一用一備；配用電機為JS-4，1 250 kW。曾應用三元流理論對風機葉輪進行了改造，使風機流量從7萬m3/h擴大到9萬m3/h，開創了焦化廠煤氣風機擴容改造的先河。通過加強操作維護管理、動態監測和檢修質量控制,多年來正常運行狀態下風機各軸瓦的各向振動雙振幅一般不大于0.01mm、電機各軸承的各向振動雙振幅一般不大于0.05mm。曾連續30個月安全運行沒有解體檢修。

由于煤氣風機是連續運轉設備，出現運行故障是難免的。我廠風機出現的幾次故障比較典型，事先分析判斷的難度較大，本文就其現象、原因分析及采取的對策加以敘述，供同行分析判斷故障時參考。

1 風機電機啟動時冒煙、冒火花

故障現象:原一回收系統使用的煤氣風機電機不防爆,沒有液力耦合器和軟啟動裝置。一段時間內機后管道系統阻力最大時能到25～27 kPa。風機倒換運行啟動時電機電流很大，啟動時間長達12 s且有藍煙和火星出現。一般情況下籠形電機啟動時電機中的灰塵隨著溫度升高發散如煙是正常現象。但是,每次啟動風機時電機都冒出藍色的煙和火星，確實是一種極不正常的現象。在有嚴格防爆要求的場合出現這種情況確實令人擔心。

原因分析:該電機正常運行沒有異常，當時分析認為是電機定子繞組長期使用絕緣老化。更換了備用電機以后，我們對原電機的定子線圈和轉子籠條進行了徹底檢查,發現定子繞組沒有問題而轉子問題較大,轉子籠條在與端環的連接多處出現裂紋、嚴重的幾處幾乎全部斷開。事后分析:該電機籠條的材質缺陷和焊接質量缺陷是故障發生的內在原因。風機倒運啟動時必須克服運行系統的強大阻力，啟動電流大、時間長，超常的感應電流通過籠條時不能形成暢通的閉合回路，產生大量的熱，使各部絕緣層受損冒煙。籠條斷口處熱量最大，銅條斷面受熱放出火花。

處理措施:更換了全部籠條后打火冒煙現象減輕，再沒有發生過火花外泄的現象但仍然有藍色煙霧出現。

結論:電機老化，難以承受風機能力擴大后轉子的轉動慣量增加和風機流量增大導致的負荷增大以及機后阻力的增加等多重因素的疊加;或與風機能力擴大后電機的容量相對偏小也有關系。

2 風機軸承巴氏合金層局部碎裂脫落

故障現象:滑動軸承巴氏合金層局部點蝕、脫落本來應是這種軸承的常見故障,其表現往往是發現軸承振動值逐步加大，溫度逐漸升高。我廠出現的風機滑動軸承巴氏合金層局部碎裂脫落現象比較特殊，事先沒有任何征兆。兩處軸承的各向振動值都不大于0.01mm,溫度都不大于60℃ ，常規認為仍然處于良好運行狀態。當時停機檢修的原因是連續運行了30個月沒有解體而實施的計劃內大修。解體發現的現象非常異常:風機的兩個軸承和增速器的三個軸承都出現了巴氏合金層局部碎裂脫落現象。脫落的合金碎塊有的還在原處，有的已經在運行中隨油帶走并存有粘附在轉子軸表面上的痕跡，最大的脫落面積接近1 cm2，以推力軸承的損壞為最嚴重。

分析認為:澆筑、刮研、安裝都保持高質量的滑動軸承，由于各部間隙適當并一直處于高速運行狀態,局部碎裂的合金不會成塊脫落,只會像金屬出現點蝕一樣慢慢脫落進入軸與瓦之間的間隙，由于巴氏合金的硬度低，很快會被碾碎成粉狀隨潤滑油流出；另外，由于持續時間長、發展緩慢、碎裂脫落的面積小，沒有影響到支撐強度，所以沒有顯示出振動加劇和溫度異常升高，對風機的運行沒有造成致命威脅。

采取更換軸承措施后運行正常。

結論:盲目追求風機連續長時間運行是不科學的,應該適度，不宜超過18～24個月。進行潤滑油的鐵譜分析也非常重要，應該隨油進行化驗分析。

3 風機瞬時聲音異常、振動加劇

故障現象:操作人員在日常檢查時發現風機在運行中突然出現聲音沉悶、振動加劇現象，持續時間1 s左右自行消失。繼續運行各項振動指標依然良好。最初發現時，我們分析認為是機后系統突然發生異變或機前管道中的集結物質吸入風機，屬偶然現象。后來的20天內又發生了四次，每次都是突然發生并隨即消失。故障發生的時間和工藝設備各項參數變化、電機電流、電壓變化沒有對應關系，只是發生時間間隔有縮短的趨勢。由于故障出現的突然性和無規律性，專業技術人員很難親自體會故障出現時的具體情況，只能聽取操作人員的匯報。

原因分析:從生產工藝系統方面考慮沒有發現實質性的變化；運行參數的正常波動不會引起風機的劇烈振動；從設備管理方面考慮風機在故障發生前后均可正常運行。按機械、電器故障不經處理不會自行消失的理論分析，設備本身不應存在威脅風機運行重大缺陷。出現這樣的瞬時異常現象只能是風機承受不正常負荷的結果，一時難以作出結論。

處理措施:由于尋找工藝設備缺陷沒有對風機和電機進行解體檢查，易于施行。隨之對風機和電機同時解體檢查，結果沒有發現明顯的設備缺陷。但是發現風機的二級葉輪風室排液管處于堵塞狀態,我們對該排液系統自上而下進行了認真清理。繼續運行該風機，結果連續運行3個月沒有再發生原故障現象。

結論:這種異常故障的原因是二級排液管不暢通，積累液體到一定程度被高速運行的葉輪甩出,負荷加大引起的瞬時喘振。

4 在用和備用電機集中表現軸承振動超標

我們的風機電動機一直使用日本進口滾動軸承,無錫一家公司生產的白色特種潤滑脂做為潤滑劑,雖然價格較高但運行時間較長，平時因電機軸承振動超過控制標準而停機檢修的周期一般是12個月到18個月,經常處于比較好的運行管理狀態。由于新的煤氣凈化工程投產，我們把一部分煤氣從老區切換到新區。老區風機機后壓力從經常性的22～26 kPa下降到14～18 kPa,從理論上講有利于老區煤氣風機的運行。當時的振動情況如表1、表2所示.

表1 倒煤氣前測振記錄

表2 倒煤氣后測振記錄

從表中數據可以看出在倒煤氣前后風機和電機的運行情況都很好，并且體現出由于機后壓力變小，各項振動數據降低了。

通過翻閱檢修記錄，電機和風機的找正數據很好。

故障現象:切換煤氣后第三天，正在運行的2#風機電機負荷端軸承的徑向水平方向的振動值突然加大到0.06～0.07 mm，超過運行警戒線。

分析和試驗:從工藝設備的變化中尋找問題顯然是不合理的。我們倒用1#風機,空試電機振動情況是到0.01～0.027 mm，情況良好，可以使用。但1#風機啟動運行正常后實際振動情況卻出人意料,在風機運行振動仍然保持良好狀態情況下1#電機實際振動情況是0.036～0.065mm，超標。只能暫時維持使用，由于在用風機和備用風機的狀況都很差，在管理者的心目中造成了巨大恐慌,必須立即采取緊急措施消除故障。出于徹底解決問題的考慮，決定使用備用的3#電機重新運行2#風機;3#電機空轉情況是0.008～0.015mm，帶負荷運轉的振動情況是0.043～0.055mm,可以保證生產運行。但3#電機狀況仍然不好。

2#風機停運之后對電機進行了空轉試驗,發現該電機空運徑向振動值均不到0.02mm,但軸向振動超過0.05mm。

通過十多天的反復試驗,雖然沒有真正解決問題但通過對上述多次運行試驗數據分析,初步得出以下結論:1#、2#風機本身的運行振動情況一直保持穩定,沒有隨電機的更換發生變化，說明風機軸承的自身狀況和找正情況都沒有問題。如果因工藝系統的問題引起振動必然首先在風機軸承上反映出來，不會直接在電機軸承上顯示。所以因工藝設備引起振動的可能性應該不存在。

而使用的電動機投產于90年代，每臺設備的實際運行時間都已達到十幾年，使用期間進行過多次解體大修，拆卸端蓋和軸承，還發生過多次啟動冒煙、打火現象，更換過轉子籠條。所以三臺電動機同時出現問題看上去非常偶然，似乎應該是工藝系統的問題，其實是電動機老化的集中體現。

我們對電機進行了解體認真檢查，結果發現：電機的軸承座（俗稱小蓋）配合（軸承）孔直徑超差，由設計值0.00～0.03mm擴大到0.05～0.07mm。究其原因應該是原始制造公差偏大,新電機開始使用時軸承配合部位即處于過渡配合中的間隙配合狀態,長期使用過程中的微量跳動會加劇磨損和塑性形變,導致原有間隙繼續擴大，長期積累造成嚴重超差；在負荷穩定時期振動系相對穩定，在負荷加大時集中爆發，呈現故障狀態。

措施:全部更換了電機軸承座。

結論:實現了全部電機均能正常使用，證實了上述分析的正確性。

5 結語

設備是企業生產經營活動的基礎，設備從新到舊，故障從少到多,運行從正常到不正常等均有其自身的內在規律。管理者不能指望設備不出故障，而是應通過設備故障分析、判斷決策和處理措施上遵循科學規律,客觀現實的分析正常運行和故障頻發的內在原因,像對待人的態度一樣對待設備。