柳鋼燒結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備檢修方法，通過檢驗對風機的葉輪不平衡等引起的設備振動、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，并且部分設備問題情況復雜，近期燒結廠球團風機振動大較難解決，最終通過積累的專業技術與靈活的運用知識對該項目進行了攻關。

關鍵詞：球團風機 振動 在線動平衡 葉輪不平衡

引言：柳鋼燒結廠120T球團助燃風機振動大，我公司接到燒結廠委托，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名技術人員對風機進行動平衡檢測，經過2天的時間，振動不但沒有降低反而增大了。因此，根據風機振動情況，逐一排查引發振動的原因，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 設備基礎的穩固性

離心風機通過基座和螺栓固定在設備基礎上，如果設備基礎不穩固，出現松動或開裂的現象，無論怎么調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備基礎或重新制作設備基礎才能消除振動。因此，風機振動與設備基礎的穩固性有直接關系。

1.2 風機系統地腳螺栓的緊固力

在風機基礎穩固的情況下，基座與設備基礎通過錨栓連接，十分穩固。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定;鉛錘方向振動大，而且軸承座比剛性基礎振動值明顯偏高，頻譜中出現高次諧波，并且呈現逐階遞減趨勢。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 聯軸器對中情況

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

1.4 風機軸承質量

轉子通過軸承進行高速旋轉，而軸承分別固定在軸承箱和電機內，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，軸承的轉動通過間隙來完成，間隙過小則滾動體滾動困難，容易發熱。間隙過大則會引起整個轉子的振動。因此，優質的軸承其軸承游隙在一定范圍內（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。可以通過斷開聯軸器的方法進行測試，若斷開聯軸器后振動仍然較大，則是電機自身問題;若斷開聯軸器后振動減少，則是負載機械側出現問題。機械側可以查找轉子動平衡或轉子軸承方面原因，而電機側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轉子偏心、松動或轉子籠條斷裂，轉子鐵芯變形造成定子和轉子氣隙不均，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機械的轉子部件質量相對于旋轉軸的軸心發生偏心時所引起的異常振動。轉子不平衡通常由葉輪動平衡不良引起，所以對于轉子的不平衡，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;材質不均以及磨損變形，可以對葉輪加裝平衡塊，調整其平衡;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。

首先根據風機的運轉狀態判斷振動來源，一般情況下，葉輪動平衡不好表現在風機的葉輪側軸承徑向水平振動超標，水平振動反應的是轉子和葉輪的動平衡不好，葉輪側軸承徑向垂直振動，一般是由軸承間隙過大或質量問題造成，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種方法得到的數據進行比較。發現水平振動值遠大于垂直和軸向的振動值。根據經驗判斷，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，光電傳感器拾取轉軸轉速和相位信號;

3.2 將各傳感器連接到平衡機;

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

3.4 在平衡平面內加試重Q，測得測點振動信號和轉頻幅值和相位A1。

3.5 計算影響系數

3.6 求校正質量P

3.7 完成現場動平衡工作。

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境下進行的，我們決定在對葉輪內部情況進行檢查，如圖3所示，在風機外殼底部用氧割割開一個觀察口。

結果發現，葉輪內部因經常性做風機在線動平衡，內部焊著11塊平衡塊，使得無論技術人員怎么調整平衡塊的角度和重量，振動都無法降低。通過對葉輪內部平衡塊的分析（圖4），我們做了個大膽的決定：將風機內部所有平衡塊割除（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（理想化狀態），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，保證設備安全穩定運行。

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