柳鋼燒結(jié)廠球團風機在線動平衡的探究與應用

蘇志保 李時鵬

摘 要：風機在線動平衡校驗是一種較為先進的設(shè)備檢修方法，通過檢驗對風機的葉輪不平衡等引起的設(shè)備振動、高溫等問題有著非常明顯的效果，時間短，費用低，效果好，但是它對操作者的造作水平和要求較高，并且部分設(shè)備問題情況復雜，近期燒結(jié)廠球團風機振動大較難解決，最終通過積累的專業(yè)技術(shù)與靈活的運用知識對該項目進行了攻關(guān)。

關(guān)鍵詞：球團風機 振動 在線動平衡 葉輪不平衡

引言：柳鋼燒結(jié)廠120T球團助燃風機振動大，我公司接到燒結(jié)廠委托，120T球團助燃風機需要進行在線動平衡校驗，接到任務后，公司安排2名技術(shù)人員對風機進行動平衡檢測，經(jīng)過2天的時間，振動不但沒有降低反而增大了。因此，根據(jù)風機振動情況，逐一排查引發(fā)振動的原因，并及時采取措施進行檢修處理。

1 分析風機振動的原因

1.1 設(shè)備基礎(chǔ)的穩(wěn)固性

離心風機通過基座和螺栓固定在設(shè)備基礎(chǔ)上，如果設(shè)備基礎(chǔ)不穩(wěn)固，出現(xiàn)松動或開裂的現(xiàn)象，無論怎么調(diào)整風機或電機的固定緊力，都會有振動偏大的情況，此時只能重新加固設(shè)備基礎(chǔ)或重新制作設(shè)備基礎(chǔ)才能消除振動。因此，風機振動與設(shè)備基礎(chǔ)的穩(wěn)固性有直接關(guān)系。

1.2 風機系統(tǒng)地腳螺栓的緊固力

在風機基礎(chǔ)穩(wěn)固的情況下，基座與設(shè)備基礎(chǔ)通過錨栓連接，十分穩(wěn)固。而風機（風箱、軸承箱、電機）與基座通過地腳螺栓固定連接，若連接緊固力不夠出現(xiàn)松動，極易造成風機運行過程中振動。典型故障特征為：徑向水平振動值不穩(wěn)定;鉛錘方向振動大，而且軸承座比剛性基礎(chǔ)振動值明顯偏高，頻譜中出現(xiàn)高次諧波，并且呈現(xiàn)逐階遞減趨勢。處理方法是檢查各個地腳螺栓的緊力，將松動的螺栓進行緊固處理。因此，地腳螺栓的緊力也直接影響風機振動。

1.3 聯(lián)軸器對中情況

本文所述的離心風機指柳鋼廠內(nèi)煉鐵除塵風機、引風機、排粉風機等離心風機，電機與風機通過聯(lián)軸器連接。聯(lián)軸器分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器，作用是將不同機構(gòu)中的主動軸和從動軸牢固的連接在一起共同旋轉(zhuǎn)，從而傳遞運動和扭矩。聯(lián)軸器安裝是否對中將直接影響風機運行振動，尤其是剛性聯(lián)軸器要求比較嚴格，軸向和徑向位差≤0.10mm。而撓性聯(lián)軸器具有補償性，補償大小由撓性材料自身決定，其軸向和徑向的位差≤0.30mm。即在此范圍內(nèi)，能保持風機正常運行。典型故障特征為：軸向振動大;2倍頻出現(xiàn)峰值。若出現(xiàn)以上情況，則需要停運風機，對聯(lián)軸器進行重新找正對中，才能消除風機振動。

1.4 風機軸承質(zhì)量

轉(zhuǎn)子通過軸承進行高速旋轉(zhuǎn)，而軸承分別固定在軸承箱和電機內(nèi)，大型風機一般有推力軸承和支撐軸承，軸承的一個重要指標是軸承游隙，軸承的轉(zhuǎn)動通過間隙來完成，間隙過小則滾動體滾動困難，容易發(fā)熱。間隙過大則會引起整個轉(zhuǎn)子的振動。因此，優(yōu)質(zhì)的軸承其軸承游隙在一定范圍內(nèi)（不同型號的軸承有不同的游隙標準），若超出這個范圍則需要停機檢修進行更換，否則將引起風機的振動。

1.5 電機質(zhì)量

若振動是由電機引起的，需要對電機進行檢查檢修。可以通過斷開聯(lián)軸器的方法進行測試，若斷開聯(lián)軸器后振動仍然較大，則是電機自身問題;若斷開聯(lián)軸器后振動減少，則是負載機械側(cè)出現(xiàn)問題。機械側(cè)可以查找轉(zhuǎn)子動平衡或轉(zhuǎn)子軸承方面原因，而電機側(cè)則需要對整個電機進行檢定檢測，可能的原因：①電磁原因造成電壓不平衡，三相電動機缺相;②電機定子偏心、松動或繞組斷線，導致定子三相電流不平衡;③轉(zhuǎn)子偏心、松動或轉(zhuǎn)子籠條斷裂，轉(zhuǎn)子鐵芯變形造成定子和轉(zhuǎn)子氣隙不均，導致氣隙磁通不平衡造成振動。

1.6 風機葉輪動平衡

風機葉輪動平衡不良或故障通常是指旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子部件質(zhì)量相對于旋轉(zhuǎn)軸的軸心發(fā)生偏心時所引起的異常振動。轉(zhuǎn)子不平衡通常由葉輪動平衡不良引起，所以對于轉(zhuǎn)子的不平衡，首先考慮葉輪動平衡問題。導致葉輪不平衡的因素有加工公差、安裝誤差、制造缺陷、材質(zhì)不均、部件缺失、磨損變形、異物附著等;可以通過對葉輪的檢測檢修進行重新調(diào)整動平衡。例如安裝誤差，可以通過重新測定安裝位置，精度等調(diào);材質(zhì)不均以及磨損變形，可以對葉輪加裝平衡塊，調(diào)整其平衡;異物附著可以對其打磨處理，使異物與葉輪脫離，從使平衡得到矯正。

首先根據(jù)風機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)判斷振動來源，一般情況下，葉輪動平衡不好表現(xiàn)在風機的葉輪側(cè)軸承徑向水平振動超標，水平振動反應的是轉(zhuǎn)子和葉輪的動平衡不好，葉輪側(cè)軸承徑向垂直振動，一般是由軸承間隙過大或質(zhì)量問題造成，這種情況下則建議更換軸承。若判斷振動來源并非是轉(zhuǎn)子動平衡失效，則在線動平衡校驗效果不顯著，但有時通過葉輪動平衡法也可以緩解因其他原因引發(fā)的風機振動。

2 確定主要原因

通過動平衡檢測儀器，手持測振儀這2種方法得到的數(shù)據(jù)進行比較。發(fā)現(xiàn)水平振動值遠大于垂直和軸向的振動值。根據(jù)經(jīng)驗判斷，風機葉輪動平衡問題是風機振動的主要原因，還是要通過解決葉輪的動不平衡問題才能降低振動值。

3 在線動平衡的一般操作步驟

3.1 在風機軸承座上布置振動傳感器和光電傳感器，沿軸成一條直線;在轉(zhuǎn)軸上貼上鑒相小磁鋼，與光電傳感器保持水平，振動傳感器拾取軸承座的振動信號，光電傳感器拾取轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速和相位信號;

3.2 將各傳感器連接到平衡機;

3.3 啟動風機，在風機達到工作轉(zhuǎn)速后，平衡機進行信號采集，得到各測點振動信號和轉(zhuǎn)頻幅值和相位A0;至此，得到振動和相位信號后保持數(shù)值，設(shè)從鑒相小磁鋼位置開始，鑒相小磁鋼位置為零，沿轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的相反方向確定偏重相位見圖1，圖2。

3.4 在平衡平面內(nèi)加試重Q，測得測點振動信號和轉(zhuǎn)頻幅值和相位A1。

3.5 計算影響系數(shù)

3.6 求校正質(zhì)量P

3.7 完成現(xiàn)場動平衡工作。

4 球團風機在線動平衡校驗實例

前文提到，經(jīng)過2天的時間，運用風機在線動平衡的一般操作步驟，振動不但沒有降低反而增大了。通常情況下，在線動平衡校驗實在較為理想的環(huán)境下進行的，我們決定在對葉輪內(nèi)部情況進行檢查，如圖3所示，在風機外殼底部用氧割割開一個觀察口。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，葉輪內(nèi)部因經(jīng)常性做風機在線動平衡，內(nèi)部焊著11塊平衡塊，使得無論技術(shù)人員怎么調(diào)整平衡塊的角度和重量，振動都無法降低。通過對葉輪內(nèi)部平衡塊的分析（圖4），我們做了個大膽的決定：將風機內(nèi)部所有平衡塊割除（出廠時的靜平衡塊除外）。

葉輪上除了出廠時的平衡塊之外的平衡塊被割除之后，達到了初始狀態(tài)（理想化狀態(tài)），再按照風機在線動平衡的一般操作步驟，很快的，風機振動值由原先的191μm降至28μm，如圖5，圖6所示。

5 結(jié)束語

在風機在線動平衡的實際運用中，有很多因素導致離心風機振動，必須認真分析，逐一核查，只有找到真正引起風機振動的原因并采取相應措施，才能消除振動，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]程英輝，崔靜波，項青春.離心風機的故障診斷與現(xiàn)場動平衡[J].冶金動力

[2]呂建國，程英輝，張國祥.離心風機的故障診斷及實例分析[J].冶金動力