鋼廠風機常見故障及監測系統方案設計

董維磊（青島鋼鐵集團有限公司,山東 青島 266000）

鋼廠風機常見故障及監測系統方案設計

董維磊
（青島鋼鐵集團有限公司,山東 青島 266000）

摘 要：鋼鐵行業生產中，風機設備是必不可少的配套設備，在整個生產中擔負著至關重要的作用。以某鋼鐵廠除塵風機為例，眾所周知除塵風機工作環境惡劣，設備一旦發生故障，將影響鋼廠的正常生產，甚至引起人身安全。由此本文分析了風機設備的常見故障，在此基礎上提出了在線設備狀態監測的總體設計方案。

關鍵詞：風機；故障；監測

0 引言

介紹了某鋼煉鐵廠出鐵場除塵風機的結構、性能和故障機理等，分析了某鋼鐵廠除塵風機的結構、性能，在此基礎上分析了常見故障，并提出了風機狀態遠程監測和故障診斷的總體結構方案。為相似的工程項目提供了參考。

1　 除塵風機基本結構

某鋼鐵廠一號高爐除塵風機設備主要由液力耦合器、電機、風機本體組成，液力耦合器是系統的傳動機構，可實現無級調速。電機是風機系統的原動機，為風機設備提供動力支持。風機本體采用離心式風機，即流體通過葉輪后，獲取了能量，能量來自于葉輪高速旋轉時產生的離心力，流體動能提高后，被輸送到出風口。風機的轉子采用整鍛結構，推力瓦則固定轉子軸向位置，安裝于前軸承座內，瓦塊工作面上澆有巴氏合金，兩邊對稱可承受兩個方向的推力；徑向軸瓦采用滑動軸瓦模式，其工作面上同樣澆有巴氏合金，其內孔為二油葉型式，可保持轉子穩定運行。

2　 風機常見故障分析

由于某鋼鐵廠除塵風機工作環境惡劣，且風機工作介質中含有大量礦渣、粉塵等，長時間運轉對轉子磨損較大，導致了葉輪結垢、掉片、疲勞裂紋等情況，使得風機出現較大振動。根據對該風機長時間的監測和維護發現該風機常見故障為轉子不對中、彎曲、油膜渦動與油膜振蕩、轉軸裂紋、動靜件摩擦、轉子支承部件松動等等。對這些故障進行分析，有助于技術人員對設備的監測和維護，在一定程度上維護風機的穩定運行。

（1）風機轉子不平衡、不對中。轉子是風機的重要組成部分，轉子不平衡包括轉子部件缺損和轉子系統的質量偏心，部件缺損一般是由轉子受疲勞力的作用，零部件脫落、損壞、以及碎片飛出導致的轉子不平衡；轉子不對中出現的頻率較高，轉子不對中原因較多，大多是由于風機安裝誤差或風機沉降不均勻導致轉子軸線平行位移，角度位移以及綜合位移，從而使風機轉子不對中，風機轉子不對中直接影響著風機設備的穩定；（2） 油膜渦動與油膜振蕩。由于油膜力學引起的油膜自激振動，導致油膜渦動和油膜振蕩，風機在受載條件下，軸頸轉速升高到一定值時，一旦受到外界干擾，軸頸便沿一近似橢圓的封閉軌跡渦動，不能回到初始位置，或沿一極不規則的擴散曲線振蕩，這樣就導致了軸承的穩定性能受到影響；（3）轉子支承部件松動。風機轉子支承系統聯接松動可導致風機系統發生異常振動，當轉子支承系統的承套與殼體配合過盈量不足或具有較大間隙時，軸承套受轉子離心力的作用將在運行過程中沿著離心力方向發生周期性的移動，導致風機出現不穩定的運行和振動；（4）風機轉子彎曲。一般風機轉子彎曲是指臨時性彎曲和弓形彎曲兩種故障，轉子的臨時性彎曲是由于風機升速過快、加載太大等原因導致轉軸的較大負荷，使轉軸變形不均勻，從而產生臨時性的彎曲。轉子弓形彎曲是由于轉子的材質不均勻、結構不合理等，發生的彎曲變形，或由于轉子長期運行后熱穩定性差等都是導致轉子弓形彎曲的原因；（5）風機動靜碰摩。在大型風機機械中，設計者往往把軸承間隙、密封間隙做的較小，這樣機械的效率才能得到較大的提高。但是較小的間隙會導致靜止部件與間隙的摩擦，從而造成轉子不平衡、軸的撓曲、轉子與靜止部件熱膨脹不一致、密封激勵力作用以及轉子對中不良等原因引起的振動，長久下來可導致嚴重的機械損傷，造成風機的損壞。

3　 監測系統設計方案

根據機械風機的特點及常見故障分析，監測系統需要監測的信號較大，需采用多信息相結合，監測風機的轉速、風壓、振動、電流等等信號。監測系統對采集的信號進行處理，可隨時發現風機的葉片磨損、轉子不平衡、不對中、油膜震蕩等故障。提醒維護人員風機發生故障，對風機設備進行維修處理。

（1）監測系統結構。監測系統的實時在線監測子系統由信號采集模塊和信息通信處理模塊構成，系統的信號采集模塊通過單片機數據采集實現對風機機械數據的實時采集、處理、傳輸等功能；數據通信處理模塊將采集來的信號進行遠程傳輸，從而實現信號的遠程監測和故障診斷。監測系統的故障診斷部分由數據庫模塊、信號分析模塊和智能診斷模塊組成，系統的數據模塊實現數據的保存，對系統的歷史數據、樣本數據進行分析診斷，并能夠實現對外的數據訪問；系統信號分析模塊可通過對信號數據的分析得知風機設備的狀態，對設備進行有效的分析判斷，為實現對信息的全方位的研究，模塊將采集來的信號進行時域、頻域趨勢等分析，從而達到最佳的分析效果；系統的智能診斷模塊融合數據的現代智能算法對監測系統的數據進行智能算法診斷，并從數據庫中提取數據特征進行故障診斷從而實現系統的故障診斷功能，便于檢修維護人員對風機設備的檢修和維護。（2）監測系統功能。風機故障監測系統所實現的功能可分為實時在線監測功能和智能診斷功能。實時在線監測功能實現對風機各主要信號進行實時的采集、顯示和存儲；并且當在線信號超出正常值時，可實現報警功能；能夠將監測到的數據通過客戶端進行遠程傳輸，使得檢修維護人員能夠實時監測到風機現場信號。

智能診斷部分具有數據的自學習功能，通過對數據分析、訓練、學習實現對數據的分析診斷，并能夠不斷完善診斷效果，提高故障的分析能力，能夠將診斷結論和故障數據存入系統數據庫，通過對數據庫對故障進行管理分析，提高風機故障的分析診斷能力。

4　 結論

本文聽通過對某鋼鐵廠除塵風機的基本結構，提出了風機的常見故障、并對常見故障進行了分析，在此基礎上提出了風機設備的故障診斷系統的設計方案。分析了故障診斷系統的結構和系統各部分實現的功能，系統應用以來可實現對風機的運行狀態進行監測，有效提高風機的可靠性。

參考文獻：

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[2]崔寧博.設備診斷技術--振動分析及其應用[M].天津：南開大學出版社,1998.

[3]曾永龍.冶金除塵風機狀態監測與故障診斷系統研究[D].武漢：武漢科技大學,2008.

作者簡介:董維磊（1987-），助理工程師，主要從事機械設備狀態監測工作。