蒸排風機故障診斷

展 宇

作者通聯：上海寶鋼工業檢測公司診斷部 上海市寶山區湄浦路335號 201900

E-mail：houguoyuan@baosteel.com

1.概述

煉鋼廠一臺蒸排風機為雙支撐單吸離心式風機，負責蒸汽排送，若發生故障將直接影響煉鋼生產。2006年11月16日，該蒸排風機在機組整體更換后，風機軸承溫升過快、溫度過高。在機組不停機的情況下，使用EMC-2000B 數采器、2130 振動測試分析儀，采集振動數據根據現場情況進行檢測和分析診斷。

機組測點布置見圖1。三相異步電機功率355kW，轉速985r/min。電機自由側軸承型號 NU226EC3、負荷 側 軸 承 型號NU228EC3、6030EC3，風機兩側軸承型號均為2222EC3。電機與風機通過齒式聯軸器連接。

圖1 蒸排風機構成及測點布置示意圖

2.故障分析與診斷

表1為2006年11月16日、11月17日蒸排風機振動值，其中11月16日的數據為整體更換機組后初次開機的振動值，11月17日的數據為重新調整風機負荷側軸承安裝后機組的振動值（故障尚未排除）。

表1 蒸排風機振動數據

（1）從振動速度有效值來看，風機各個測點振動值都在正常范圍內。參考振動值絕對標準，機組振動值屬于優良。

（2）機組電機、風機的軸承沖擊值均在正常范圍內，軸承本體存在故障的可能性可以排除。

（3）從風機負荷側（測點3）各方向振動頻譜（圖2）看，僅有能量極小的轉頻及其多次諧頻，其中2 倍轉頻的能量較高（絕對值很低）。風機負荷側軸承本體失效、間隙不良、安裝不當的可能性可以排除。

（4）從電機負荷側（測點2）水平方向振動頻譜（圖2）看，僅有能量極小的轉頻及其多次諧頻，其中2 倍轉頻的能量較高（絕對值很低）。電機負荷側軸向頻譜中轉頻的20 倍諧頻能量相對較高。電機負荷側軸承本體失效、間隙不良、安裝不當的可能性基本排除。

3.故障排查與判定

根據上述蒸排風機振動數據和頻譜特征，得出風機不存在軸承本體失效、間隙不良、安裝不當、聯軸器對中不良等故障，機組振動處于正常狀態的結論。但在機組振動正常，軸承安裝良好的情況下，風機負荷側軸承溫度卻不斷攀升且上升很快，據此現場點檢人員懷疑風機負荷側軸承安裝不當，遂停機開蓋進行檢查。檢查結果軸承與軸承座配合間隙正常，但鋁制甩油盤外緣有極小部分刮擦痕跡，磨平甩油盤擦痕并重新調整甩油盤安裝位置。經反復壓鉛后，軸承座上蓋安裝完畢。檢測人員認為鋁制甩油盤局部輕微碰擦不是軸承溫度過高的根本原因，經過碰擦，硬度低的鋁制甩油盤碰擦部位剝落，不可能再次碰擦軸承座，沒有持續的碰擦就不會造成軸承溫度不斷升高的現象。設備再次啟動后，風機負荷側軸承溫度快速上升且沒有減緩的趨勢，開機20min，風機負荷側軸承溫度已上升到52℃，這與檢測人員的分析判斷吻合。

在排除了潤滑油脂選用不當（與其他同類機組選用的潤滑油脂型號相同、使用量相當）、潤滑冷卻系統工作異常的可能性后，使用紅外點溫儀對機組4個軸承進行了測試。測試結果顯示電機負荷側軸承溫度最高（停機前為63℃且還在繼續上升），其次是風機負荷側軸承溫度（停機前為52℃且還在繼續上升）。參照其他同類機組軸承溫度（27～37℃），蒸排風機聯軸器兩側的軸承溫度在相對溫升和絕對溫度方面都處于高位，設備肯定存在異常情況。

圖2 蒸排風機振動頻譜圖

由于蒸排風機電機負荷側軸承溫度（停機前為63℃）比風機負荷側軸承溫度（停機前為52℃）高出11℃，故存在電機負荷側軸承溫度過高導致風機負荷側軸承溫度隨之上升的可能性。通過測試電機負荷側和風機負荷側之間電機軸、風機軸及齒式聯軸器的溫度，排除了這種可能性：熱傳遞有傳導、對流、輻射三種形式，符合現場情況的只有傳導，電機負荷側和風機負荷側之間電機軸、風機軸及齒式聯軸器的溫度僅有23℃，熱量不可能從高溫的電機負荷側軸承，通過低溫的電機軸、齒式聯軸器、風機軸，再向高溫的風機負荷側軸承傳遞。事實上電機軸、風機軸及齒式聯軸器還吸收了電機負荷側軸承和風機負荷側軸承產生的部分熱量，對于軸承熱量的釋放有積極的作用。因此可以確定電機負荷側軸承和風機負荷側軸承在運轉時都產生了大量的熱量，熱量產生的速度超過熱量散失的速度，導致軸承的溫度不斷攀升。電機負荷側軸承溫度高與風機負荷側軸承溫度高之間沒有因果關系。

該蒸排風機電機和風機軸承均為全新零部件（風機軸承座也是全新部件），在嚴格按照標準反復安裝后，設備振動數據和信號均顯示設備安裝正常，而聯軸器兩側軸承還存在溫度異常，對此檢測人員做出如下推斷：設備安裝時，電機側半聯軸器與風機側半聯軸器距離過遠，導致兩半聯軸器聯結后引入過大軸向力，電機負荷側軸承6030EC3和風機負荷側軸承2222EC3 均為軸向緊固、定位軸承，在軸向力的作用下，兩軸承的內圈向聯軸器方向游移，同時帶動滾動體向兩軸承外圈聯軸器側運動，造成軸承工作間隙過小和偏載，由此增大了滾動體的摩擦阻力，使軸承運轉時產生過多熱量，最終引起電機負荷側軸承和風機負荷側軸承溫度同時異常。而小的軸承工作間隙盡管會使軸承溫度升高，但同時也會提高設備運轉時的精度，使設備振動值下降，這就是該蒸排風機在軸承溫度異常的情況下振動值反而達到優良標準的原因。

4.檢修與驗證

根據上述推論，建議將電機向風機一側移動，或在兩半聯軸器之間加入一定厚度的墊圈，以消除異常軸向力，恢復軸承正常間隙和承載狀況，使軸承溫度控制在正常范圍內。

最終在兩半聯軸器之間加入厚度3mm墊圈，重新開機后，蒸排風機軸承溫度恢復正常（電機負荷側軸承溫度30℃，風機負荷側軸承溫度30℃）。檢修結果與上述分析判斷完全一致。

5.結束語

機械設備故障診斷是一門綜合技術，要準確把握設備狀態，必須在了解設備結構、工藝、用途的前提下，以科學理論為指導，運用多種測試診斷技術，結合設備的各方面信息，綜合分析判斷。設備存在故障時，不一定反映在設備振動值方面，此次設備故障診斷就是一個典型的案例。盡管振動測試分析法沒有直接定位設備故障，但在快速縮小故障排查范圍并最終精確定位故障原因方面發揮了重要的作用。在故障診斷過程中，軸承間隙、軸承溫度、軸承振動之間存在的關聯性值得重視。