某大型低速半自磨機(jī)振動(dòng)故障處理

鐘慶海

(攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司)

設(shè)備振動(dòng)檢測在各類機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中作為一種基礎(chǔ)狀態(tài)檢測和技術(shù)診斷的手段，在實(shí)踐中越來越被認(rèn)可，并不斷擴(kuò)展應(yīng)用范圍。它對設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行、選擇維修策略和運(yùn)營成本的控制，都具有十分重要的意義[1-2]。以白馬選礦廠φ7.32 m×4.27 m半自磨機(jī)為例，運(yùn)用振動(dòng)檢測技術(shù)對機(jī)械故障進(jìn)行診斷、分析。

1 半自磨機(jī)

白馬選礦廠位于四川省攀枝花市米易縣灣丘鄉(xiāng)，隸屬于攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司。白馬選礦廠磨選二期廠房內(nèi)的半自磨機(jī)(圖1)從2011年8月投產(chǎn)以來，出現(xiàn)異常振動(dòng)，影響正常工作。

半自磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是由低轉(zhuǎn)速同步電動(dòng)機(jī)通過空氣離合器和1對開式齒輪帶動(dòng)半自磨機(jī)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)先裝在筒體內(nèi)的鋼球和適時(shí)送入筒體內(nèi)的礦石一起隨筒體旋轉(zhuǎn)，鋼球和礦石在離心力和摩擦力的作

圖1 半自磨機(jī)工作現(xiàn)場

用下，被提升到一定高度后呈拋物線拋落。礦石與礦石之間、礦石與鋼球之間因相互撞擊、摩擦、擠壓而使礦石破碎，同時(shí)大量流動(dòng)的水不斷將破碎的粉礦溢出筒外，進(jìn)入輸送系統(tǒng)。

該半自磨機(jī)安裝于室內(nèi)的剛性基礎(chǔ)上，平均工作環(huán)境溫度19.6 ℃，海拔高度約1 560 m，采用連續(xù)工作制度，屬大型低速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，電機(jī)和磨機(jī)軸承均為滑動(dòng)軸承，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 半自磨機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2 振動(dòng)檢測

2.1 測點(diǎn)布置

對該半自磨機(jī)進(jìn)行振動(dòng)檢測，測點(diǎn)布置示意見圖2，電機(jī)自由端、電機(jī)驅(qū)動(dòng)端、小齒輪驅(qū)動(dòng)端、小齒輪自由端、進(jìn)料端主軸承、出料端主軸承現(xiàn)場測點(diǎn)布置見圖3～圖8。

圖2 半自磨機(jī)振動(dòng)測點(diǎn)布置示意

圖3 電機(jī)自由端現(xiàn)場測點(diǎn)布置

圖4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)端現(xiàn)場測點(diǎn)布置

圖5 小齒輪驅(qū)動(dòng)端現(xiàn)場測點(diǎn)布置

2.2 檢測結(jié)果

2014年6月對該半自磨機(jī)按上述測點(diǎn)布置進(jìn)行振動(dòng)跟蹤檢測，結(jié)果見表2。

從表2可知，小齒輪自由端水平、垂直振動(dòng)，小齒輪驅(qū)動(dòng)端垂直振動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端水平、垂直振動(dòng)，電機(jī)自由側(cè)軸向振動(dòng)屬C區(qū)域，需要引起重視；小齒輪自由端軸向振動(dòng)、小齒輪驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)屬D區(qū)域，危險(xiǎn)性大，需要及時(shí)處理。其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸向平均振動(dòng)速度最大，最高可達(dá)20.0 mm/s，遠(yuǎn)大于其他位置的振動(dòng)速度，因此可以判斷此處是振動(dòng)源。

圖6 小齒輪自由端現(xiàn)場測點(diǎn)布置

圖7 進(jìn)料端主軸承現(xiàn)場測點(diǎn)布置

圖8 出料端主軸承現(xiàn)場測點(diǎn)布置

注：根據(jù)相關(guān)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，振動(dòng)速度小于1.8 mm/s屬A區(qū)域(優(yōu)良)，1.8～4.5 mm/s屬B區(qū)域(良好)，4.5～11.2 mm/s屬C區(qū)域(報(bào)警)，大于11.2 mm/s屬D區(qū)域(危險(xiǎn))。

小齒輪自由端、驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)頻譜，小齒輪自由端水平振動(dòng)頻譜，小齒輪自由端垂直振動(dòng)頻譜分別見圖9～圖12。

由圖9至圖12可知，小齒輪自由端軸向、水平和垂直方向在振動(dòng)頻率63.75 Hz時(shí)振動(dòng)速度最大，分別為14.11，6.18和9.9 mm/s；該頻率處，小齒輪驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)速度也達(dá)到最大，為11.83 mm/s。

圖9 小齒輪自由端軸向振動(dòng)頻譜

圖10 小齒輪驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)頻譜

圖11 小齒輪自由端水平振動(dòng)頻譜

圖12 小齒輪自由端垂直振動(dòng)頻譜

2.3 解決方案

(1)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)速度最大，說明電機(jī)轉(zhuǎn)子軸與小齒輪軸不同心，伴隨著較大的水平振動(dòng)。但該半自磨機(jī)水平方向振動(dòng)又在允許范圍內(nèi)，說明還受其他因素影響。如氣動(dòng)離合器軸向鎖緊裝置長度不合適，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子與磁力中心線產(chǎn)生偏差，在磁力的不斷作用下產(chǎn)生單純的軸向振動(dòng)。

解決方案： ①檢修時(shí)拆除鎖緊裝置；②調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)子軸與小齒輪軸的同心度，電機(jī)空轉(zhuǎn)至穩(wěn)定狀態(tài)；③檢測并精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)子軸、小齒輪軸的軸向間距；④調(diào)整鎖緊裝置的長度；⑤重新安裝軸向鎖緊裝置。

(2)小齒輪自由端水平、垂直和軸向振動(dòng)均較為強(qiáng)烈，說明小齒輪自由端軸承磨損，油隙過大，需及時(shí)更換。要求原始油隙0.37～0.50 mm，安裝后油隙0.211～0.390 mm。

(3)小齒輪驅(qū)動(dòng)端垂直、軸向振動(dòng)超標(biāo)也較為嚴(yán)重，在頻譜上均在嚙合頻率位置出現(xiàn)振動(dòng)峰值，原因很可能是電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸向強(qiáng)烈的振動(dòng)引起。因此，解決電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)問題，小齒輪驅(qū)動(dòng)端垂直、軸向振動(dòng)也就會(huì)大大降低。

(4)在生產(chǎn)現(xiàn)場電機(jī)地板上會(huì)感受到每5 s左右會(huì)有1次較強(qiáng)烈的震感，考慮到磨機(jī)轉(zhuǎn)速 12 r/min，可判斷是一側(cè)大齒輪連接螺栓松動(dòng)引起，需停機(jī)檢查、檢修。

2.4 停機(jī)檢查檢修

2014年7月15日對半自磨機(jī)進(jìn)行停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子偏移磁力中心線。大齒輪對口結(jié)合縫間隙用0.1 mm塞尺檢查，插入深度 25 mm，超過說明書中用0.05 mm塞尺檢查、插入深不大于 20 mm的標(biāo)準(zhǔn)。另外，大小齒嚙合側(cè)間隙也均超標(biāo)。按照解決方案，調(diào)整大齒輪、電機(jī)、小齒輪到安裝標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 實(shí)施效果

2014年7月20日檢修調(diào)整完畢后轉(zhuǎn)車，經(jīng)在線檢測，各轉(zhuǎn)動(dòng)部位平均振動(dòng)速度顯著降低，檢測值均在4.5 mm/s以下，狀態(tài)良好，振動(dòng)頻譜中故障頻率消失，半自磨機(jī)各部位運(yùn)行聲音無異常。由于檢測準(zhǔn)確、及時(shí)分析研判，解決方案恰當(dāng)，避免了非計(jì)劃停機(jī)檢修，大大降低了設(shè)備故障的發(fā)生率。

3 結(jié) 論

白馬選礦廠φ7.32 m×4.27 m半自磨機(jī)傳動(dòng)部位出現(xiàn)振動(dòng)異常，其中小齒輪自由端水平、垂直振動(dòng)，小齒輪驅(qū)動(dòng)端垂直振動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端水平、垂直振動(dòng)，電機(jī)自由側(cè)軸向振動(dòng)速度在4.5～11.2 mm/s，屬C區(qū)域；小齒輪自由端軸向振動(dòng)、小齒輪驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端軸向振動(dòng)速度均大于11.2 mm/s，屬D區(qū)域，危險(xiǎn)性大；電機(jī)驅(qū)動(dòng)端是振動(dòng)源，軸向平均振動(dòng)速度最高。

通過調(diào)整電機(jī)和小齒輪、大齒輪的同心度和軸向、徑向間隙以及鎖緊裝置等，及時(shí)檢查檢修，消除了該大型半自磨機(jī)的振動(dòng)故障，運(yùn)行狀態(tài)良好，平均振動(dòng)速度均在4.5 mm/s以下。該檢測技術(shù)可為大型設(shè)備異常振動(dòng)故障的解決提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。