田國福

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東濟南271104）

摘要：運用振動分析儀現場檢測風機波形及頻譜圖等方法，判斷265m²燒結機環冷鼓風機在運轉過程中振動數值超標故障，確定故障原因是由于轉子不平衡導致。現場運用動平衡技術處理，消除了故障，使振動數值達到了合格水平。

關鍵詞：燒結機；環冷風機；風機轉子；振動分析儀

1  前言

山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠4^#265m²燒結機配套280m²環冷機,環冷機配置5臺冷卻風機，環冷冷卻風機是對燒結機所生產的燒結礦進行冷卻的關鍵設備。在設備運行過程中，2#冷卻風機因軸承座出現振動超標造成風機故障停機，不能同步環冷機正常運行，造成燒結礦溫度偏高，影響輸送皮帶使用壽命。通過振動分析儀監測設備運行狀態，結合故障參數數據、頻譜圖、波形圖等進行分析,最終現引起故障的原因，并利用最短的時間進行了處理,確保了冷卻風機同步環冷機開機運行^[1-3]。 

2  風機故障診斷分析

280m²環冷機配置5套G4系列鼓風機，鼓風機型號為G4-73-25D。風機流量324 000 m³/h，葉輪直徑2.5 m，壓力5 082 Pa，配套電機型號YKK5604-8-630 kW，10kV。 

經檢測分析，引起風機振動的原因有多方面，主要有以下幾點。

1） 風機轉子不平衡。不平衡是旋轉機械常見的故障，引起轉子不平衡的原因有:結構設計不合理、制造和安裝誤差、材質不均勻、受熱不均勻、轉子部件（配重）脫落。運行中轉子的腐蝕、磨損、結垢、零部件的松動和脫落等都能引起轉子不平衡。

2） 風機轉子不對中。不對中通常指相鄰兩轉子的軸心線與軸承中心線的傾斜或偏移程度,轉子不對中可分為聯軸器不對中和軸承不對中；聯軸器不對中又可分為平行不對中、偏角不對中和平行偏角不對中3種情況。

3 ）轉子碰摩。受風機運行時間較長，機組運行參數不斷提高，其間隙不斷減小，以及運行過程中不平衡、不對中、熱彎曲等因素的影響，經常發生轉子摩擦故障。因轉子摩擦部位不同，碰摩分為兩種情況:轉子外緣與靜止件接觸而引起的摩擦，稱為徑向摩擦;轉子在軸向與靜止件接觸而引起的摩擦，稱為軸向摩擦。從不同的角度，摩擦還可以分為局部摩擦和全面摩擦,早期、中期和晚期碰摩等。

4 ）油膜振蕩。當轉子轉速升到比第1臨界轉速的2倍稍高以后，由于此時半速渦動的渦動速度與轉軸的第1臨界轉速相重合即產生共振，表現為強烈的振動現象。油膜一旦發生振蕩，將始終保持約等于轉子1階臨界轉速的渦動頻率，而不再隨轉速的升高而升高。

3  故障檢測及處理

3.1機組測點布置

環冷機2#冷卻風機機組測點布置如圖1所示。

3.2機組振動數據采集及故障分析

風機運行過程中振動突然加大,風機運行轉速為740 r/min。使用振通904測量其水平振動位移達63.39 μm，超過報警值。測點數據分析見圖2。

從頻譜圖及波形圖中可以看出，其工頻振值達63.39 μm，其波形圖近似于正弦波，頻譜圖中諧波分量集中于基頻12.5 Hz，并且出現很小的高次諧波，使整個頻譜呈現出“楓樹形”。通過分析，判定該風機振動故障主要為轉子不平衡引起的。具體分析如下：1）通過測點振動趨勢圖分析，其測點IX振動值上升幅度較大，可以判定測點振值增大為振動量傳遞引起；2）風機運行過程中，將所有風機軸承座、電機地腳螺栓進行緊固，未發現地腳有松動現象，因此排除地腳螺栓松動引起的故障；3）通過波形及頻譜圖分析,判定其為典型的轉子不平衡故障。

3.3運用VB8- II平衡儀對風機進行動平衡校正

1） 考慮到風機系統采用剛性轉子，而且符合應用單面動平衡技術要求，故選用剛性轉子測相平衡法處理此次動平衡故障。

2 ）粘貼反光片,選擇外露的軸段，此段軸上用黑漆涂黑。待黑漆晾干后，用細砂紙打磨黑漆表面，打磨至不反光為止。然后將1片25 mm x 50mm的反光紙用瞬干膠粘牢至黑漆表面。

3） 將轉速表座固定在軸承座鋼結構底座上，速度傳感器放置于表座卡盤上。振動傳感器固定在軸承座兩端。

4） 動平衡儀具體操作設置。動平衡測量就是測量振動的基頻分量。先將“通頻-選頻”鍵按下，然后再按下“基頻”和“位移”鍵，此時振幅指示即為基頻、位移振動幅值。

5 ）測量初始振動矢量。準備完畢后，啟動風機，待轉速達到額定轉速后，觀察儀器顯示轉速，待轉速穩定后，記錄初始振動矢量（95μm，130°）。

6 ）計算試加重量。按照平衡儀器要求的平衡精度等級G，則所需試重為：

式中：M為轉子重量，kg； G為平衡精度等級，mm/s； n為被平衡機器的最大工作轉速，r/min； r為試重位置半徑為mm；m為試重，g。

7 ）試加配重塊。利用上述公式計算得出試重塊m=450g，按照要求焊加在被平衡轉子立面上，相位取0°。可寫表達式（0.45，0°）。

8 ）第2次啟動風機。待達到額定轉速時，測取軸承座振動幅值和相位，其矢量以。（130μm，230°）。

9） 計算影響系數K。

計算得影響系數K （78，152°）。計算實際需加重量Q。

求得實際需加重量Q（1.21，236° ）。

10 ）焊加求得配重塊Q。計算得出需加配重塊質量1210 g，相位取236°。

11）重新開機，故障消除。

4  結語

判斷風機故障,首先通過頻譜圖和波形圖判斷故障原因。采用現場動平衡處理故障省時、省力，節約費用。

參考文獻：

[1]  周寶堂.振動測試分析與動平衡[M].杭州:浙江大學出版社，1991.

[2]  安勝利，楊黎明•轉子現場動平衡技術[M]•北京:國防工業出版社,2007.

[3]  楊國安.機械設備故障診斷使用技術[M].北京沖國石化出版社,2007.