風(fēng)機(jī)動平衡技術(shù)在水泥廠的應(yīng)用

于青潔，李 興（蘇州中材建設(shè)有限公司，江蘇 蘇州 211100）

0 前言

風(fēng)機(jī)是依靠電動機(jī)輸入的機(jī)械能提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，是目前干法水泥生產(chǎn)線中常見的設(shè)備，大型的系統(tǒng)工藝風(fēng)機(jī)有：循環(huán)風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、窯頭排風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)；小型的風(fēng)機(jī)有：篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)群風(fēng)機(jī)，斜槽風(fēng)機(jī)，小型袋收塵風(fēng)機(jī)等。不管是大型的系統(tǒng)工藝風(fēng)機(jī)，還是系統(tǒng)中的小風(fēng)機(jī)，它們的運行狀態(tài)關(guān)系著水泥生產(chǎn)線的安全及穩(wěn)定性。

振動值是直接反映風(fēng)機(jī)運行是否穩(wěn)定的一個重要參數(shù)，水泥生產(chǎn)線中的系統(tǒng)工藝風(fēng)機(jī)均配置了測振傳感器將振動值實時傳至中控操作畫面，讓操作人員能直觀了解風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)，當(dāng)振動值超出允許范圍，中控系統(tǒng)就會報警提示。而系統(tǒng)工藝風(fēng)機(jī)以外的小型風(fēng)機(jī)，通過生產(chǎn)崗位人員、技術(shù)人員的日常巡檢，也能通過振動值獲悉風(fēng)機(jī)的運行情況。發(fā)現(xiàn)振動值超出風(fēng)機(jī)允許的振動范圍，如何快速有效地處理、解決振動值超標(biāo)問題，確保風(fēng)機(jī)正常運行，保障水泥生產(chǎn)線正常生產(chǎn)，就具有十分重要的現(xiàn)實意義。現(xiàn)場引起風(fēng)機(jī)振動的原因有很多，如質(zhì)量不平衡、軸承故障、基礎(chǔ)剛度不夠、機(jī)械松動等，但在水泥生產(chǎn)中，質(zhì)量不平衡引起的振動為最為常見的原因。本文將介紹水泥生產(chǎn)線如何解決風(fēng)機(jī)質(zhì)量不平衡引起振動超標(biāo)進(jìn)行動平衡處理。

1 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡原因分析

風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分由軸和葉輪組成，通過軸承和軸承座固定到基座上，因此風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)時振動超標(biāo)、質(zhì)量不平衡的原因可以從如下幾方面考慮：

（1）材質(zhì)不均勻。風(fēng)機(jī)的軸和葉輪原材料分配不均勻或者鑄造存在缺陷，亦或加工時產(chǎn)生的誤差等多種因素，造成風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)部分質(zhì)量分布不均勻，回轉(zhuǎn)部分靜態(tài)時本身就不平衡，從而轉(zhuǎn)動時各部位的質(zhì)點所產(chǎn)生的離心力無法相互抵消，從而產(chǎn)生不平衡的離心力，造成風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)時動態(tài)不平衡。

（2）葉輪表面不均勻積灰。由于水泥生產(chǎn)工藝的特殊性，很多風(fēng)機(jī)輸送的氣體中本身含有大量粉塵，如高溫風(fēng)機(jī)，循環(huán)風(fēng)機(jī)；以及很多水泥廠對跑冒滴漏治理不及時，車間環(huán)境惡劣，粉塵較大，風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)過程中，部分粉塵就會粘附在葉輪上，當(dāng)粉塵粘附在葉輪不均勻或者部分粉塵脫落，也會造成轉(zhuǎn)子部分質(zhì)量不平衡，風(fēng)機(jī)振動超標(biāo)，運轉(zhuǎn)不平衡。

（3）轉(zhuǎn)子部件磨損不均勻。由于風(fēng)機(jī)輸送的氣體中含有粉塵，如窯頭收塵效果不佳時，窯頭風(fēng)機(jī)輸送的氣體就會含有熟料顆粒，高速運轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)，也使的氣體中的這些小顆粒獲得很高的運動速度，這就猶如我們使用的噴砂除銹，會對風(fēng)機(jī)的葉輪及軸產(chǎn)生切削，從而使其磨損，磨損不均勻或者對磨損部位進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)，這樣也會使轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)振動大，運轉(zhuǎn)不平衡。

以上為我們常見的造成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的主要原因，當(dāng)然還有一些其它因素，如葉輪安裝不準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)子軸彎曲變形等。無論是什么原因造成的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)不平衡。振動大，都需要及時進(jìn)行處理，消除不良因素的影響，保障設(shè)備及人身安全。

2 動平衡的方法

給某一臺風(fēng)機(jī)做動平衡時，我們需要測量原始振動值以及添加試驗塊后的振動值，添加試驗塊改變了原有的平衡狀態(tài)從而得到施加影響后的振動值變化，通過計算就能知道振動值與平衡塊重量之間的關(guān)系。目前所有動平衡儀都是基于這樣的理論和程序來進(jìn)行動平衡的操作。

給風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子做動平衡，關(guān)鍵是找出風(fēng)機(jī)葉輪上的質(zhì)量輕點位置以及需要在該點添加的平衡塊重量。下面就以動平衡儀Easy-Balancer進(jìn)行風(fēng)機(jī)動平衡的方法為例，簡要介紹寬徑比較小的窄葉輪小型風(fēng)機(jī)動平衡的操作步驟。

（1）正確將測振傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器與動平衡儀連接起來，并將轉(zhuǎn)速傳感器、測振傳感器固定在合適位置，以便正確測量轉(zhuǎn)速及振動值。

（2）開啟風(fēng)機(jī)，運行穩(wěn)定后，開啟動平衡儀，選取動平衡功能，動平衡儀測定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，確認(rèn)測定的轉(zhuǎn)速與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否一致，如果不一致，調(diào)整測速傳感器的角度、位置，使儀器測定的轉(zhuǎn)速與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速一致；轉(zhuǎn)速一致后，動平衡儀開始測量振動值并儲存。

（3）動平衡儀測量完成初始振動后風(fēng)機(jī)停機(jī)，斷電，待風(fēng)機(jī)停穩(wěn)以后，在葉輪上固定平衡試驗塊。注意記錄試驗塊的重量，以及試驗塊所在葉輪位置的半徑。

（4）再次開啟風(fēng)機(jī)，將試驗塊的重量、固定位置半徑及角度輸入到動平衡儀中，風(fēng)機(jī)運輸平穩(wěn)后確認(rèn)輸入，儀器判斷轉(zhuǎn)速是否和之前一致，如果一致，動平衡儀即測量添加試驗塊后的振動值，并計算風(fēng)機(jī)動平衡所需的配重重量及固定位置。

（5）風(fēng)機(jī)停機(jī)并斷電。根據(jù)動平衡儀給出的重量準(zhǔn)備配重塊，風(fēng)機(jī)停穩(wěn)后，去除平衡試驗塊，并根據(jù)動平衡儀給出的位置固定動平衡配重塊。

（6）重新開啟風(fēng)機(jī)，測量固定平衡配重后的振動值，如果符合要求，則動平衡過程結(jié)束；如果還需優(yōu)化，只需按照動平衡提升的重量和位置添加配重塊，直到滿足要求為止。

上面為小型風(fēng)機(jī)的動平衡操作步驟，如果需要對寬徑比較大的大型風(fēng)機(jī)如系統(tǒng)工藝風(fēng)機(jī)進(jìn)行動平衡，則需要重復(fù)步驟3、4在葉輪兩個面各進(jìn)行一次試驗塊測試振動。

3 動平衡的應(yīng)用

現(xiàn)以某水泥生產(chǎn)線窯頭排風(fēng)機(jī)動平衡為例進(jìn)行說明，該風(fēng)機(jī)葉輪直徑為2 300 mm，工作轉(zhuǎn)速為9700r/min，風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

（1）將2只測振傳感器固定在風(fēng)機(jī)兩軸承座B1、B2的水平中分面處，將轉(zhuǎn)速傳感器固定在電機(jī)的輸出端，并將所有傳感器延長線正確連接到動平衡儀器上。

（2）確認(rèn)設(shè)備、人員處以安全狀態(tài)后，開啟風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)后，開啟動平衡儀，選取動平衡功能，確定儀器測定轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速一致后，動平衡儀測量振動值。結(jié)果如圖2所示。

圖2 第一次測試數(shù)據(jù)（原始值）

（3）風(fēng)機(jī)停機(jī)，斷電。準(zhǔn)備好平衡測試塊（重量520 g）。等待風(fēng)機(jī)停穩(wěn)以后，打開檢修門，進(jìn)入風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)葉輪B1軸承側(cè)的葉輪邊緣位置焊接平衡測試塊（測試塊中心與軸中心距離1105mm）。焊接好后，清理工作范圍，人員撤出風(fēng)機(jī)，關(guān)閉風(fēng)機(jī)檢修門。將平衡測試塊數(shù)據(jù)輸入動平衡儀。

（4）確認(rèn)設(shè)備、人員處以安全狀態(tài)后，開啟風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)運行平穩(wěn)后，確認(rèn)平衡測試塊輸入，動平衡儀測量振動值，結(jié)果如圖3所示。

圖3 葉輪第一面添加測試塊后振動值

（5）風(fēng)機(jī)停機(jī)，斷電。準(zhǔn)備好葉輪第二面平衡測試塊（重量520g）。等待風(fēng)機(jī)停穩(wěn)以后，打開檢修門，進(jìn)入風(fēng)機(jī)，移除葉輪第一面平衡測試塊，在葉輪B2軸承側(cè)的葉輪邊緣位置焊接平衡測試塊（測試塊中心與軸中心距離1115mm）。焊接好后，清理工作范圍，人員撤出風(fēng)機(jī)，關(guān)閉風(fēng)機(jī)檢修門。將平衡測試塊數(shù)據(jù)輸入動平衡儀。

（6）確認(rèn)設(shè)備、人員處以安全狀態(tài)后，再次開啟風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)運行平穩(wěn)后，確認(rèn)平衡測試塊輸入，動平衡儀測量振動值，結(jié)果如圖4所示。

圖4 葉輪第二面添加測試塊后振動值

（7）風(fēng)機(jī)停機(jī)，斷電。動平衡儀中確認(rèn)第二面振動值以及第二面測試塊將移除，儀器根據(jù)之前的測試數(shù)據(jù)，自動計算出風(fēng)機(jī)葉輪兩個面分別所需的配重重量及位置。。

（8）根據(jù)動平衡儀給出的重量制作配重塊。風(fēng)機(jī)停穩(wěn)后，進(jìn)入風(fēng)機(jī)，按動平衡儀給出的角度和半徑，在葉輪兩面對應(yīng)位置焊上相應(yīng)的配重塊。焊接后，清理工作范圍，人員撤出風(fēng)機(jī)，關(guān)閉風(fēng)機(jī)檢修門。確認(rèn)設(shè)備、人員安全狀態(tài)后，再次開啟風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)運行平穩(wěn)后，測量風(fēng)機(jī)振動情況。結(jié)果見圖5。

圖5 固定動平衡配重后振動數(shù)據(jù)

從圖5可看出，風(fēng)機(jī)振動明顯好轉(zhuǎn)，已符合規(guī)范要求，通過動平衡儀可知，動平衡狀態(tài)改善82.1%。自此，動平衡過程結(jié)束，如果還希望繼續(xù)優(yōu)化，動平衡儀可以提供新的配重數(shù)據(jù)，只需重復(fù)第8步即可。

4 注意事項

（1）對風(fēng)機(jī)進(jìn)行動平衡操作，需要首先排除軸承故障、基礎(chǔ)剛度不夠等影響因素，這些因素將造成振動不穩(wěn)定，無法正常進(jìn)行動平衡過程。

（2）平衡試驗塊的重量要根據(jù)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的重量和直徑合理確定，太大可能引起振動嚴(yán)重超標(biāo)影響風(fēng)機(jī)運行；太小可能無法使動平衡儀識別對振動的影響。同時平衡試驗塊要固定牢靠且方便移除。

（3）配重塊固定角度與風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反。

5 結(jié)語

使用動平衡儀在現(xiàn)場進(jìn)行風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的動平衡矯正，方法簡單，節(jié)省人力、物力和財力，掌握后，一臺風(fēng)機(jī)能在2h左右完成，特別適合風(fēng)機(jī)葉輪磨損修復(fù)后恢復(fù)動平衡。所有數(shù)據(jù)均為風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)時的實際數(shù)據(jù)，非常貼近風(fēng)機(jī)的工作狀況，平衡精度高，在水泥企業(yè)及大量使用風(fēng)機(jī)的企業(yè)有較大的推廣價值。