冷氣風機振動高分析與研究

王洪征

摘 要：本文以三聚氰胺常壓淬冷法裝置中關鍵設備冷氣風機為研究對象，首先分析冷氣風機的工作機理，然后探討其振動高，找出影響因素，最后從設備、工藝和管理三方面提出相關解決辦法及預防措施，以保證冷氣風機的穩定運行。

關鍵詞：冷氣風機;振動;三聚氰胺

中圖分類號：TH43文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2019）16-0079-03

Abstract： In this paper， the key equipment of melamine atmospheric pressure quenching device， air-conditioning fan， was taken as the research object. Firstly， the working mechanism of air-conditioning fan was analyzed， then the high vibration of air-conditioning fan was discussed， and the influencing factors were found out. Finally， relevant solutions and preventive measures were put forward from three aspects of equipment， technology and management to ensure the stable operation of air-conditioning fan.

Keywords： air-conditioning fan;vibration;Melamine

1 三聚氰胺生產流程概述

重慶建峰化工有限公司年產3萬t三聚氰胺常壓法裝置采用國產生產工藝，采用熔融液體尿素，通過濃縮系統、液尿系統、反應系統、道生冷凝系統、熱氣分離系統、熱氣過濾系統和結晶系統等一系列相關工序，最終得到三聚氰胺產品。

2 冷氣風機及其作用

2.1 冷氣風機簡介

三聚氰胺二期裝置冷氣風機主要包括雙吸入式離心風機、齒輪箱、異步電動機和聯軸器;輔助設備主要包括潤滑油站、高位油箱、主風機進出口閥組和防喘閥組。

210℃的工藝氣體，含氨67%、二氧化碳33%混合氣體經成品旋風進入主風機入口閥，經壓縮至0.120MPa（絕壓），進入液尿洗滌塔洗滌冷卻至135～140℃后分三路：一路經載氣旋風分離后進入載氣壓縮機，為系統提供載氣;一路經冷氣旋風分離后至結晶器，為結晶器提供結晶冷氣;一路經尾氣管線，經PV2114控制，送至高位吸氨器。

2.2 冷氣風機作用

冷氣風機的主要作用是控制結晶器的溫度，保證三聚氰胺產品順利產出;同時，維持工藝氣正常流動，也可以將熱量傳遞至尿洗塔蒸發器副產蒸汽，保證系統得穩定運行。

3 風機振動原因分析與排查

3.1 風機振動的一般原因

引起風機振動的原因大同小異，一般有以下幾種。

①設計原因。風機的設計參數與工藝條件不匹配，易使轉速接近臨界轉速區。

②制造原因。零部件精度不夠，材質不良，剛性不足，轉子動平衡不符合技術要求。

③安裝、維修原因。安裝精度不達標;未按規程檢修;基礎或機座的剛性不夠或不牢，基礎鋼板薄弱、墊鐵松動、位移、地腳螺栓松動等;聯軸器中心找正誤差引起振動;軸承安裝傾斜。

④操作運行原因。工藝條件突變，如溫度、壓力、負荷、流量偏離設計值，風機常在超轉速和負荷下運行，改變了風機的工作特性;外部運行環境的影響，如停電、原材料的中斷等;潤滑不良，局部溫差大;轉子結垢或損壞;開停車操作不當，在臨界區停留時間較長;維護方面，未按操作規程操作，長時間在高振動區運行等。

⑤機器老化原因。設備都有一定的使用壽命，達到一定年限后，設備性能降低。長時間運行，轉子撓性增大，動平衡劣化;轉子局部損壞、脫落或產生裂紋;零部件的磨損和腐蝕;配合面受力劣化，產生過盈不足或松動等，破壞了精度和配合性質;風機基礎沉降，機器殼體變形[1]，風機的運行工況差及維護方面不到位等。

⑥電氣方面的缺陷引起的振動。電氣氣隙不均引起的電磁振動，定子三相磁場不對稱，轉子導體故障，定子鐵心或定子線圈松動[2]。

3.2 影響因素分析與排查

根據上述風機振動產生的原因，再結合本單位的實際生產情況，對影響因素進行分析與排查，并確定最主要的影響因素。

從設計上看，裝置雖然存在一定的設計缺陷，但不影響其運行;從制造上看，歷時六年，未出現因材質或者技術方面而引起風機振動的變化;安裝維修方面引起振動變化的情況極少;也未出現因機器老化和電氣方面的缺陷而引起振動變化。主要是操作運行的原因引起振動變化的次數居多，下面將作具體說明。

3.2.1 運行條件。對常壓法三聚氰胺來說，能引起冷氣風機振動變化的運行條件有以下幾方面：系統負荷變化、系統溫度變化、系統壓力變化、出料系統故障、反吹壓力和潤滑系統等。

3.2.1.1 負荷的變化。裝置運行時，有時會遇到各種突發情況，導致系統負荷波動，系統負荷的波動與冷氣風機的振動關系如圖1所示。

注：VI201X和VI201Y分別是近端水平x和垂直y方向的振動;VI202X和VI202Y分別是遠端水平x和垂直y方向振動值（下同）。

從圖1可以看出，9月28日前，負荷穩定，振動小幅波動，變化不大;9月29日至10月22日，負荷的變化均引起了振動的突變，振動高達100μm。

3.2.1.2 出料系統故障。出料系統故障最常見的就是破料封，料封長時間封不住，首先會導致工藝氣外泄至包裝，使包裝人員無法作業;其次，造成冷氣風機進口氣量不均，使振動上升。料封破與振動的關系如圖2所示。

料封破最明顯的表現是C2105電流下降。從圖2可以看出，6月25日，料封破，造成振動急劇上升。

以上兩種情況會影響冷氣風機的振動，那么影響程度如何呢？為此，筆者對2016年7月14日至2018年10月23日冷氣風機最大振動值與負荷、料封破之間的變化情況進行統計。

從表1可以看出正常生產中，冷氣風機最大振動值變化情況與負荷、料封之間的關聯情況。其中，負荷變化引起的風機變化占比10/14=71.4%;料封3/14=21.4%;其他7.2%。可見，正常生產時，負荷與料封情況引起風機振動值變化共占92.8%，此兩項是引起風機振動值變化的主要因素。

3.2.1.3 其他影響因素。系統溫度、壓力的變化對冷氣風機的振動影響極小。反吹壓力、潤滑系統偶爾會對冷氣風機的振動產生影響，但次數較少。由于三聚氰胺二期生產工藝特性，在正常運行時，物料易附著在轉子上，引起轉子不平衡，風機振動值逐漸上升，隨著裝置運行周期越來越長，風機的這種不平衡狀態逐漸加劇;同時，二期裝置每年將進行多次過濾器切換，切換時系統溫度逐漸降低，多次出現因設備、管道內壁上的結晶脫落后卡在風機葉輪上的現象，造成風機啟動時振動值過高，需要多次才能通過臨界轉速。

3.2.2 運行維護

3.2.2.1 冷氣風機轉速不夠。冷氣風機運行時，也可能會因風機轉速與系統不匹配，導致氣流不平衡，從而引發風機振動。冷氣風機轉速與振動的關系如圖3所示。

3.2.2.2 未按操作規程執行。例如，冷風機停車時，未按操作規程進行盤車;為了保證冷風機長時間運行，使其長時間在高振動值處運行;開停機頻繁以及冷風機長時間未檢修，2012年3月開車至2017年6月29日發現冷氣風機轉子彎曲，期間在2016年開始出現大幅波動且波動程度較高，2017年12月份換軸。

4 解決措施及預防

4.1 設備方面

為了解決冷風機振動高帶來的不良影響，對冷氣風機進行了一系列改造。冷氣風機振動異常高始于2016年。為了防止振動大跳車，增大了軸套間隙（0.5mm）1mm，但振動依然高，然后又增加動平衡塊5塊（小的有70g，大的有350g）。振動有時還是高，于2017年6月29日對冷氣風機進行檢測，發現冷氣風機轉子彎曲，在2017年12月份換軸運行。為了預防振動高，2018年7月29日，給冷氣風機增加了一個8寸的旁路，對冷氣風機的振動沒有影響，只是起到了節能降耗的作用，比正常電流小10A。冷氣風機維護方面增加了停車后電動盤車裝置，減少溫度不平衡引起轉子彎曲。

4.2 工藝方面

維護系統的穩定運行，嚴禁隨意升降負荷;升降負荷平穩，嚴禁快速升降負荷;認真操作出料系統，嚴禁破料封現象的發生;定期排污，防止水汽帶入系統，引起管道結晶;消缺時及時清理積料;開車前，把管道吹掃干凈。

4.3 管理方面

加強班組巡檢質量管理;完善規范相關操作，優化操作參數;加強制度管理;加強對員工技能培訓的管理;對重點裝置加裝攝像頭，重點監控;重點設備設專人管理。

5 結語

常壓法三聚氰胺生產裝置，尤其是運行到后期，負荷及出料系統的控制尤關重要，稍有波動就會增加冷氣風機因振動而引發跳車的風險。為了，本廠采取穩定系統負荷、控制出料系統及相關參數、嚴格按照風機操作規程進行操作等一系列措施，打破了以往的運行記錄，并實現了二期常壓法裝置125d長周期運行記錄。同時，為了減少風機對系統的影響，追求更長周期的運行，于2018年11月18日，利用消缺機會，整體更換了冷氣風機轉子，標準規格技術參數未變。這最大限度地規避了負荷和破料封情況的影響，風機波動情況明顯減少。2019年6月退噴嘴操作，負荷從100%降至80%，用時8h緩慢降負荷，C2101沒出現振動波動情況。

參考文獻：

[1]李萬林，李武生.風機振動故障原因分析及處理[J].Maintenance維修/技術，2014（2）：144-145.

[2]胡海波.風機振動和軸承溫度過高原因分析及對策[J].甘肅冶金，2012（3）：132-134.