一種除塵風機故障診斷技術的應用

張顯鋒

摘 要：在除塵風機運行期間，采集運行數據，對其軸承位進行振動頻譜分析和軸承特征故障頻率分析，同時采用修復方法驗證故障頻譜分析的準確性。

關鍵詞：除塵風機；頻譜分析；特征故障頻率

中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）07-0171-02

Abstract：During the dust removal fan operation， collect the running data analysis of vibration spectrum analysis and bearing fault characteristic frequency on the accuracy at the same time， analysis and validation of fault spectrum using repair method.

Key Words：Dust Blower Frequency； Spectrum analysis； Trouble frequency of characteristics

1概述

近年來國家陸續(xù)關停了部分環(huán)保不達標企業(yè)，生產對環(huán)保的要求越來越高。對于工業(yè)企業(yè)來說，一個重要的環(huán)境污染源是粉塵，這在鋼鐵企業(yè)表現尤為突出。鋼鐵企業(yè)中煉鐵高爐原料系統礦焦槽是產生粉塵、顆粒物的重要源頭，除塵效果直接決定了周圍區(qū)域環(huán)境顆粒物的濃度，礦焦槽除塵風機的作用顯的尤為重要。礦焦除塵系統除塵灰的主要成分是礦石、焦炭等原材料顆粒物。由于投資、功率要求限制了設備的設計能力，為滿足除塵效果一般設備都是長期滿負荷運轉。除塵風機設備故障率往往居高不下。出現故障，現場生產環(huán)境中PM2.5嚴重超標，影響周圍人員的身體健康。在環(huán)保越來越受重視的時代，除塵風機的穩(wěn)定順行顯得尤為重要。除塵風機出現振動偏高是常見故障類型。除塵風機一般都是大型設備，更換備件工作量大、耗時久，如何快速有效地處理故障顯得尤為重要。設備出現振動值超標時，利用數據采集器采集設備運行狀態(tài)數據，進行振動分析，找到故障原因，指導設備故障的快速修復。

2 實例分析

2.1 設備介紹

韶關鋼鐵有限公司8號高爐礦槽除塵風機負責對8號高爐礦焦系統原材料運輸過程中產生的粉塵除塵， 負責8號高爐礦、焦槽及轉運站系統的除塵。2009年下半年投產至今，已出現過多次除塵風機跳閘的情況，影響現場的生產環(huán)境。風機跳閘的原因是振動值超過設定的安全保護值。做過統計，高爐正常送料的情況下，除塵風機停機8小時周圍區(qū)域粉塵厚度可達10mm，對環(huán)境的影響巨大。

2.1.1 風機基本參數

1）風量：80×104m3/h （常溫工況）；

2）壓力：吸入壓力常壓，排出壓力5500Pa；

3）風機轉速： 1000r/min；

4）風機軸承：滾動軸承，型號：SKF23238；

5）風機型式：雙吸入式雙支撐，電機通過聯軸器直接帶動風機，電機功率2000kw；

6）風機葉輪為后彎型葉片，進氣箱與蝸殼為整體剖分式，轉子直徑1500mm。

2.1.2 儀表監(jiān)控系統

除塵風機使用在線振動監(jiān)測系統監(jiān)視除塵風機的運行情況。風機葉輪兩端軸承座上裝有溫度和振動速度傳感器，實時監(jiān)控風機軸承的溫度和振動速度的大小，自動在計算機系統生成趨勢圖，可以通過調用趨勢圖分析風機運行狀態(tài)的劣化趨勢。當振動速度超過設定的標準8mm/s，現場控制箱報警器會故障報警，提醒操作人員注意。振動超標持續(xù)時間超過設定的保護時間12秒，除塵風機自動執(zhí)行故障保護停機。

2.2問題的提出

通過研究除塵系統自帶監(jiān)控系統發(fā)現，該除塵風機正常運行一段時間之后，隨著運行時間的推移，風機軸承位的振動速度逐步加大，同時溫度逐步升高。振動的速度值超過8mm/s，軸承的溫度維持在50℃，出現了故障報警。組織相關技術、操作人員進行現場故障檢查：軸承座處未出現地腳螺栓松動，電機脫開負載運行振動值正常，風門正常，風機轉子葉片正常。采取措施減小風門的開度，降低除塵風量，振動值下降，故障報警消失。但是現場除塵效果下降，粉塵濃度上升。如果進行風機軸承和葉輪的更換，需要消耗至少24小時。需要高爐停產排計劃檢修時間，提前準備好風機轉子備件，此條件難實現。風機葉輪安裝需要吊機配合，葉輪備件昂貴。因此急需快速在線處理故障，恢復除塵風機的正常運轉。

2.3 故障原因分析

利用dataPAC1500數據采集器采集了一組風機轉子固定端的軸承水平、垂直方向的運行數據。將采集到的運行數據倒入計算機EMONITOR Odyssey系統頻譜分析軟件，利用專業(yè)分析系統對各采集點的振動情況分別進行頻譜分析。參考相關頻譜分析文獻資料經驗值，對本次發(fā)生的故障進行故障診斷。

2.3.1查看振動特征頻譜情況并進行對照分析

此次故障除塵風機固定端軸承座水平、垂直方向的頻譜分析情況如圖1、圖2所示。圖1所示的是風機固定端水平振動速度頻譜分析圖，此種情況1倍頻率分量占絕對優(yōu)勢，幅值超標，2至6倍頻處的振動值相對很小。圖1所示屬于典型的轉子不平衡特征頻譜。圖2所示風機固定端垂直方向的振動頻譜圖，1倍頻突出，但幅值較小，小于水平方向振動值，其它倍頻振動幅值更小，故障不明顯。

2.3.2 分析軸承特征頻譜

風機轉子使用的軸承是進口軸承，型號：SKF23238，利用dataPAC1500數據采集器將采集的數據導入EMONITOR Odyssey系統頻譜分析軟件。調入SKF23238滾動軸承的故障特征頻率，如圖1、圖2紅線所示，四條紅線分別對應滾動軸承保持架、滾動體、外環(huán)、內環(huán)出現損壞時應該相應出現振動峰值的位置。如圖所示，軸承的保持架、滾動體、外環(huán)、內環(huán)都沒有出現峰值，由此分析推斷風機固定端軸承沒有明顯的損傷，軸承造成風機異常振動的情況可以排除。對固定端軸承進行了檢查，軸承無異常，證明頻譜推斷準確。

2.4 組織故障修復驗證

根據故障診斷分析的推斷，給風機轉子做在線動平衡。利用dataPAC1500數據采集器動平衡功能模塊，開啟動平衡模式。輸入相應的設備參數，根據計算值在葉輪邊緣適當部位增加配重，調整葉輪重心，恢復風機葉輪動平衡狀態(tài)。轉子動平衡完成后重啟風機，固定端振動值達到正常運行所允許的振動值范圍。如圖3所示為做完動平衡后采集的運行數據的頻譜。風機固定端的水平振動速度已經由初始的8mm/s減少到2.4mm/s，垂直端的振動值同樣減小。風機通過試運行3小時，振動值基本穩(wěn)定。證明頻譜分析的結論是準確的。

2.5 故障源頭追溯

在對風機轉子做在線動平衡時檢查發(fā)現，轉子葉片有磨損現象，并且磨損情況不均勻。繼續(xù)下去風機轉子的壽命無法保證。分析可能是除塵器布袋破損嚴重，顆粒物未經布袋過濾，大量進入風機內部，摩擦葉輪造成了葉輪磨損加快。準備利用高爐計劃檢修的機會對除塵器布袋進行一次徹底的檢查。經檢查發(fā)現布袋破損量達到了30%，且破損范圍比較集中。進行了破損布袋的更換，同時對除塵器布袋箱體進風口的角度進行了調整，保證進風口氣流均勻吹掃布袋，減少對布袋的局部沖擊，提高布袋的整體使用壽命。利用每次計劃檢修的機會對除塵布袋進行檢查，及時更換破損的布袋。經過一系列調整后，風機設備故障減少，設備趨于穩(wěn)定。

3結論

本技術的引用，利用了dataPAC1500數據采集器對旋轉風機的振動數據進行采集，將采集數據倒入EMONITOR Odyssey系統頻譜分析軟件進行頻譜分析，快速推斷出除塵風機故障的原因，及時組織故障維修，在線對風機轉子進行動平衡修復，縮短維修時間，減小對生產的影響，避免了不必要的備件更換，減輕維修工作量，降低了設備維修費用。頻譜分析故障診斷技術的應用，對其它類似的旋轉設備振動值超標情況進行故障診斷分析同樣有重要的參考價值。

參考文獻

[1]何正嘉.機械故障診斷理論及應用.高等教育出版社出版， 2010.

[2]王江萍.機械設備故障診斷技術及應用.西北大學出版社， 2001.

[3]黃文虎，夏松波.設備故障診斷原理技術及應用.科學出版社， 1996.