現(xiàn)場風機動平衡應用

羅小峰

（湖北大峪口化工有限責任公司，湖北荊門 431900）

1 設(shè)備基本信息

設(shè)備名稱：懸臂式除塵風機；結(jié)構(gòu)型式：直聯(lián)，懸臂式葉輪，如圖1 所示；主要參數(shù)：轉(zhuǎn)速1490 r/min，轉(zhuǎn)子葉片數(shù)12 片。

2 故障發(fā)現(xiàn)過程

2018 年3 月11 日，磷肥車間工藝反映DAP 車間C3851 風機振動較大，要求由狀態(tài)監(jiān)測人員進行專業(yè)故障診斷，確定故障部位和性質(zhì)，以便指導下一步檢修工作。該風機為2008 年改型后的風機，原風機為開式葉輪，經(jīng)皮帶減速后轉(zhuǎn)速約為980 r/min。因認為原風機開式葉輪效率較低，遂將3 臺同型號風機（分別為C3855/C3853/C3851）全部改型為目前的直聯(lián)閉式葉輪風機。現(xiàn)場判斷風機整體振動非常大，已嚴重超標。

圖1 風機結(jié)構(gòu)型式

3 數(shù)據(jù)分析和故障診斷

檢測各點振動后發(fā)現(xiàn)，各點水平方向振動值嚴重超標，而且風機前軸承水平方向（H2 點）振動最大，后軸承（H1 點）次之，電機水平方向最小，但也明顯超標。其中振動最大的H2 點振動速度有效值甚至達到63 mm/s，頻譜上轉(zhuǎn)速頻率（1490 r/min）峰值占絕對優(yōu)勢，如圖2。

圖2 風機前軸承H 向振動速度譜

檢測中還發(fā)現(xiàn)除各點水平方向外，垂直、軸向振動均較小，見表1。

表1 風機各測點振動測量值

垂直方向振動嚴重超標，是因為整個風機基礎(chǔ)底部有6 塊橡膠彈性地腳，垂直方向的支撐剛度相對較小。一旦整體產(chǎn)生振動，垂直方向也會產(chǎn)生強烈的響應。

測量振動較大的前后軸承加速度值，發(fā)現(xiàn)加速度值仍在正常范圍內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，正常情況下的滾動軸承，其高頻或低頻加速度均應小于20 m/s2，所測得的加速度水平雖然還在正常范圍內(nèi)，但由于整體振動大，對軸承產(chǎn)生了一定影響，而其它兩臺風機的加速度均在4 m/s2以下。這說明C3851 風機前、后軸承雖然并未出現(xiàn)明顯磨損，但已受到一定影響，需要盡快對風機振動超標問題進行處理，以防止出現(xiàn)更加嚴重的軸系損傷故障。同時測量了另外兩臺同型號的風機，其中C3853 振動完全正常，而C3855 風機最大點（H2 點）振動在23 mm/s，雖然超標但明顯小于C3851 風機。雖然未測量風機各部位的振動相位，但基本可以認定，風機葉輪存在明顯的動平衡不良，引發(fā)整個軸系振動超標。

4 現(xiàn)場動平衡校正過程

針對轉(zhuǎn)子嚴重不平衡導致的振動超標現(xiàn)象，通知工藝車間盡快安排停車檢修。可以在不影響整個系統(tǒng)運行的前提下，短時間對C3851 風機進行停車檢修。若需要進行動平衡校正，加上清理結(jié)疤的時間，大約需要2～3 h。在等待停車檢修的時間里，通知機修車間做好現(xiàn)場動平衡前的準備工作。其中，根據(jù)風機葉輪特點，準備了多塊平衡塊，最小的40 g，最大的約400 g，分別進行了稱重和記錄。

3 月23 日，工藝安排單獨停下C3851 風機，進行相關(guān)檢查和處理，同時通知了設(shè)備管理部檢測人員，檢測人員到現(xiàn)場時大約9:30。通過打開的人孔門發(fā)現(xiàn)風機葉輪上有大量結(jié)疤，最厚的部位約有80 mm 厚，且結(jié)疤組織松散，易于清理。安排清理結(jié)疤的同時仔細檢查葉輪，未發(fā)現(xiàn)明顯變形、斷裂、松脫現(xiàn)象。最終，清理下來大量結(jié)疤約有1 kg 以上。

清理結(jié)疤后，在暴露的軸上貼一塊反光條，用于動平衡時測量相位。試車發(fā)現(xiàn)振動有明顯降低，但前軸承H 向振動仍有20 mm/s-peak，而垂直方向振動已明顯改善。此臺風機在剛投用時，振動就比其他兩臺風機大，據(jù)此認定該風機葉輪在出廠前的動平衡并不合格。由于此次停車已做好現(xiàn)場動平衡的一切準備工作，于是決定對該風機進行現(xiàn)場動平衡校正，以使其振動完全恢復正常。

選擇振動最大的H2 測點進行動平衡測量，并參照反光條位置，將對應的葉輪按照葉片數(shù)量（12 片）等分為12 份，即每個葉片間隔30°，按照常規(guī)做法，角度排列與轉(zhuǎn)速方向相反，測量數(shù)據(jù)見表2。

表2 動平衡過程相關(guān)數(shù)據(jù)

經(jīng)過現(xiàn)場動平衡校正，風機于11:40 振動完全恢復正常。整個清理和動平衡過程僅用時130 min。

5 案例小結(jié)

這是一個典型的轉(zhuǎn)子不平衡的故障診斷及校正案例。從這個實際案例中，可以總結(jié)出轉(zhuǎn)子動平衡故障的幾個典型特征：①靠近葉輪的風機前軸承振動最大；②各點振動頻譜以轉(zhuǎn)速一倍頻占主導；③短期內(nèi)前后軸承振動加速度會有所上升，但不至于超標；④軸承水平和垂直方向相位差接近90°（在本案例中并未測量驗證）。

通過這起案例，也有一些教訓值得總結(jié)：①在選擇第一次添加試重時，要根據(jù)轉(zhuǎn)子尺寸、質(zhì)量、轉(zhuǎn)速等特點選擇試重質(zhì)量，不可盲目隨意選取。若所選平衡塊過重，會有造成設(shè)備振動嚴重超標的危險；若所選過輕，對初始振動造不成有效影響，但會影響計算的準確度。不過無論是過輕還是過重，均會影響到下一步計算的準確度，降低動平衡校正的效率。本案例中，第一次試重質(zhì)量選擇稍大，雖然造成了比較大的振動，但幸好未對計算結(jié)果的準確性產(chǎn)生影響。②葉輪上出現(xiàn)如此嚴重的結(jié)疤，應仔細分析產(chǎn)生原因，并在今后的運行中予以避免。在清理過程中發(fā)現(xiàn)結(jié)疤比較松散，但量比較大，結(jié)疤中含有一定水分。說明介質(zhì)在系統(tǒng)中帶進了水分，應重點分析介質(zhì)中水分的來源并予以避免。若是結(jié)疤難以避免，鑒于結(jié)疤比較松散，可以考慮增加壓縮空氣吹掃的方法，隨時將結(jié)疤吹掃掉，減少不平衡的發(fā)生。這要待進行工藝介質(zhì)分析后方可確定。