风机振动分析的误区及治理

邵念

摘　要：L3N 3575.04.84 DBL6T型烧结机主抽风机，按计划停机检修发现非驱动端风机轴瓦损坏，更换后对中找正，风机无法正常启动。叶轮动平衡后启动风机，振动正常，7-8h后振动急剧上升。经过不断调整风门和废气温度，42h后又恢复正常。又运行五个月再次计划检修吹扫叶轮、紧固轴承座螺打后，多次启车均因振速高跳闸。再进行动平衡，启动风机振速正常，运行7-8h后振速急剧上升，不断调整风门和废气温度后，又自动恢复正常。这一现象如何解释呢？从对中找正、动平衡、联轴器端面间隙调整的误区中可找到答案。
' e" H- O. n. {5 |6 m) A$ m; f关键词：风机　对中　动平衡　振动分析　误区
' c6 l% C. R$ v" r. j1 g* R1 S# x风机型号L3N 3575.04.84 DBL.6T，英国豪顿公司2003年制造，用于烧结废气处理，叶轮直径3718mm，重量615kg，转速1000r/min，双侧进气方式，轴承为直径254mm滑动轴承。电机型号1DE5907-6HC60-Z，西门子产6500kW, 6kV 50Hz，转速1000r/min。弹性限定端浮动联轴器，浮动范围±3.Omm。
一、对中找正的误区
8 P8 q# \- u; y* }* n1．检修操作过程
风机非驱动端，更换了新轴瓦，由于新瓦与旧瓦的尺寸不同，风机和电机对中不良，主轴水平度0.17mm/m，非驱动端稍高。将轴承座地脚螺栓全部紧一遍，重新对中，结果良好。电机稍高O.Olmm，风机试运行，振动值较大。
2．分析
在风机停机后不久的热状态下找正，风机叶轮降温慢，电机转子降温快，引起电机、风机两个轴承座出现温差。由于热膨胀的原因，电机与风机中心变化不同，造成数据失真，出现找正错误。计算如下：[1][2]
(1)电机中心线由于热膨胀的变化量L1
- j; L4 [: F  a0 P& p5 h  CL1＝H1Δt1α＝900×20×11×10-6＝0.198mm
  \# F0 y8 m  [* K1 H6 Z式中　H1—电机驱动端中心线高900mm
3 @. R3 v# z$ y& l; \4 |& U△t1—找正时与外界温差为10℃
! r- Q* B7 T" n% j: R: x. H: _α—铸铁的膨胀系数11×10-6(1/℃)
(2)风机中心由于热膨胀的变化量L2
% U7 A- o) M4 C. w' ^. B$ r6 yL2＝H2Δt2α＝790×40×11×10-6＝0.348mm
* q$ S0 \) @1 ~5 S( }; S: @式中　H2—风机驱动端中心线高790mm
Δt2—找正时与外界温差为40℃
/ o1 ~' h" ^4 @/ C; S( Q, p' x, Cα—铸铁的膨胀系数11×10-6 (1/℃ )
(3)由于热膨胀两中心线变化量之差
# X# |1 |3 r7 sΔL＝L1-L2＝0.198-0.348＝-0.15mm
( S5 _, Q; K6 p: f' d  Z3 A由计算可知，找正数据存在0. 15mm的误差。
3.处理
. m$ G8 i2 g7 j9 u2 z3 ~/ X1 @待风机和电机自然冷却重新找正，电机北侧两地脚各去垫片0.66mm，南侧各去垫片0.35mm。对中结果：电机低0.02mm，偏东0.025mm，下开口处0.015mm，西开口处0. 035mm。开车后运行正常。可见分析正确，第一次在热状态下找正确实存在误差。
, F8 E+ L9 f, C: G二、动平衡误区
- L/ E; @  s, ]; s1．动平衡测量
请动平衡专家进行测量，测得振动速度4. 9mm/s。风门开度26％时振动速度及不平衡分量相位：风机非驱动端3.12mm/s，相位197°，驱动端2. 42mm/s，相位144°。风门开度56％时振动速度及不平衡分量相位：风机非驱动端4.69mm/s，相位156°，驱动端4.63mm/s，相位149°。专家确认转子失衡，在线进行动平衡。
! i3 z# y5 F# _# @3 S& F2．启车运行
- Z2 }3 P; n9 O. ]动平衡后启车，设备运行平稳，振动速度都在1.Omm/s以下，废气温度保持在150-190℃之间（工艺原因废气温度降不到150℃以下）。设备运行了18h后，振动值逐渐增大，又运行34h,振动值接近报警停机值。此时测量风机振动速度：非驱动端5.6mm/s相位-21°；驱动端5.3mm/s相位-32°。
3．分析
6 \9 ?0 Z, ?9 o8 e. @6 Z6 f7 e烧结工况变化引起废气温度过高，造成叶轮转子刚性下降，转动特性发生变化。而且转子重量大、离心力大，出现热弯曲不平衡；叶轮转子结构复杂，转子流道内有用螺丝紧固的耐磨衬板等非焊接结构，叶轮转子在瞬时高温下出现膨胀。螺丝紧固结构存在紧固力不均匀性，叶轮受到不均匀应力的作用，出现不均匀膨胀，导致不平衡；做动平衡纠正了瞬时高温引起的轻微弯曲不平衡和不均匀膨胀引起的不平衡，启车后18h内设备运行很平稳，但由于叶轮温度在150-190℃之间，有低温时效（150-250℃）的特性，转子中残余的弯曲应力和不均匀膨胀引起的应力释放，转子恢复原始状态，导致新的不平衡。
- G6 }3 J$ y3 K3 g2 I- \4．处理
( f" W. }# P/ @. `! k* Z去掉平衡块启车，设备运转正常。事实表明，转子内残余的热应力及不均匀膨胀应力会引起转子不平衡，由于钢的低温时效特性，烧结抽风机转子在生产温度下会逐渐释放这些应力。莱钢另一烧结风机转子也出现过类似情况，即风机新换上一个库存一年多的转子后，振动很大，于是做在线动平衡，风机启车时运行正常，运行一天后，振动逐渐增大。做动平衡测试，发现不平衡量相位和做动平衡所加试块相位恰好相反，停车去掉试块，设备运行正常。这一实例也证实了以上观点的正确性。
三、联轴器端面间隙调整的误区
! q% j7 P3 E+ q" H9 t1．检修存在误区
" k% ?2 K$ {, T( f在另外一次检修中，对主抽风机进行了系统检查：测对中、做动平衡、清叶轮（均匀清除灰尘约300g)、测入口锥、复测轴瓦间隙、拆检轴瓦、修碳环、测主轴水平度等。两天后试机，风机振动最大点为电机驱动端，振速为4mm/s(3.5mm/s报警）。从检测仪器看，电机、风机一倍频都较大，认为风机存在不平衡量。于是做动平衡，总共加试块十多次，无论是冷态还是热态，振动一直很大，不平衡量相位漂移，无法捕捉，动不平衡量无法校正。
! d8 g5 ]- O9 x; ], C7 N2．分析[3]
复测风机联轴器端面间隙2.2mm，原始安装数据为3mm，图纸要求也是3mm，本次检修数据比原始安装数据小。轴承座地脚，止推装置都没有变化，数据变化是如何发生的呢？
+ U1 M; Z# A  d( v5 H6 j. a(1)设备安装时环境温度为30℃，本次检修时环境温度为18℃，相差12℃。环境温度差引起轴、机座、风机壳、电机壳等一系列的热胀冷缩，引起联轴器端面间隙变化。
- N: z, d5 l! F- V+ f- d(2)查看设备设计说明时，发现上面注明，机组在标准状态下（环境温度0℃）设计，联轴器端面间隙3mm。据此可以看出联轴器安装数据存在问题。
* i' Z; F& q* Z0 e" Q) H# K(3)由测量数据看，电机水平度不好，北高南低，运行后有向南滑动的趋势。当风机出现不均匀热胀冷缩或是工况变化时，电机自动对中过程中，出现轴向窜动。并且联轴器端面间隙小发生碰撞，引起轴向振动加大。当设备稳定运行一段时间后，轴向窜动消失，设备运行稳定。振动较大时，电机会出现轴向窜动，此时测量电机、风机驱动端的轴向振动值为径向振动值的两倍左右。
. g( c7 k) n: z7 v( c' A+ I3．处理
! S* d0 p. K) r, U根据分析，调整电机水平及联轴器端面间隙后启车，设备运行正常。莱钢同机型烧结主抽风机从安装后，直接启车总是振动大，要将风机向远离联轴器的方向顶开，才能正常启车，一直找不到原因，从这台主抽风机检修分析来看，可能也存在联轴器端面间隙小的问题。

杨兵

装配的 最高境界了吧？好高的要求～

豆包

检修时环境温度为18℃比安装时环境温度为30℃要低,如热胀冷缩的话联轴器端面间隙变化应增大

sjygfcj

领教了，维修工作能干到这种地步，令人敬佩。请问文中现场动平衡是甚么事，能说明白点吗？

我是小白555

谢谢楼主，学习了