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【摘 要】 分析了风机振动故障的可能原因,给出了处理对策,介绍了修复实践经验。对工厂设备管理、维护具有一定借鉴。本文通过剖析风机振动故障及电机安装技术间问题所在,进而提出了相应的解决措施,以期在实际工程中可以提供相应的理论借鉴与指导,为推进技术的进步贡献自己的一份力量。
【关键词】 风机振动故障;电机安装技术;措施及问题
一、引起风机振动的故障原因
分析风机故障现象及原因,有其规律可循,一般来讲有以下几种:
1、设计原因:风机的设计一般是根据风机的使用环境、温度、风量、风压、介质等来设计的,而有的企业并没有完全根据这些因素来选型,致使存在如下因素:风机设计不当,动态特性不良,运行时发生振动;结构不合理,应力集中;设计工作转速接近或落入临界转速区;热膨胀量计算不准,导致热态对中不良等。
2、制造原因:风机制造厂家对风机的质量要求也影响风机的运转,如:零部件加工制造不良,精度不够;零件材质不良,强度不够,制造缺陷;转子动平衡不符合技术要求等。
3、安装、维修原因:风机的安装精度要求对风机运转起着至关重要的作用,如安装精度未达到安装要求,对风机运行将起着破坏作用。在风机安装过程中,就有如下影响因素,如:机械安装不当,零部件错位,预负荷大;轴系对中不良;机器几何参数(如配合间隙、过盈量及相对位置)调整不当;转子长期放置不当,改变了动平衡精度;未按规程检修,破坏了机器原有的配合性质和精度等。
4、操作运行原因:在风机使用过程中,对风机维护、保养的好坏,对风机的运行质量起着决定性作用。如:工艺参数(如介质的温度、压力、流量、负荷等)偏离设计值,机器运行工况不正常;机器在超转速、超负荷下运行,改变了机器的工作特性;润滑或者冷却不良;转子局部损坏或结垢;启停机或升降速过程操作不当,热膨胀不均匀或在临界区停留时间过久等。
5、机器劣化原因:一般设备在使用时都有一定的年限,达到一定年限设备性能将恶化。对于风机来讲也是如此,如:长期运行,转子挠度增大或动平衡劣化;转子局部损坏、脱落或产生裂纹;零部件磨损、点蚀或腐蚀等;配合面受力劣化,产生过盈不足或松动等,破坏了配合性质和精度;机器基础沉降不均匀,机器壳体变形。
二、振幅偏高原因分析及解决措施
1、造成振幅升高的主要原因
驱动电机与主风机两转子同心度不好,造成相邻两轴衬座振动。转子的平衡受到破坏,从而引起主要是风端轴衬座的振动。轴承盖与轴衬的过盈量减少,不在设备维护技术要求范围内。风机或电机轴瓦与轴颈间隙变大,不在规定值范围内。电机磁极线圈匝线间短路磁力不平衡,最易造成电机的振动。气隙不匀,转子与气封及机壳壁发生碰撞。设备底座浇筑不良,基础不稳或地脚螺栓松动。设备承载负荷发生急剧变化,或处于“喘振”区工作。轴承润滑油油温低。
2、振幅偏高的解决措施
驱动电机与主风机两转子同心度不好造成相邻两轴衬座振动,解决该问题的方法是联轴器需重新找正;转子的平衡受到破坏,从而引起主要是风机端轴衬座的振动,需认真检查风机转子上是否有粘着物,并检查平衡块,必要时重新找平衡;轴承盖与轴衬的过盈量减少,未在技术要求范围内,需重新安装轴衬,确保过盈量为0.04~0.06mm;轴瓦与轴颈间隙变大,需更换轴瓦,并刮研轴衬间隙,保证在风机:0.30~0.38mm,电机0.28~0.34mm;而侧间隙为其数值的一半电机磁极线圈匝线间短路磁力不平衡,需更换电机转子。转子与气封及机壳壁发生碰撞,说明气隙不匀,转子瞬间受力不匀造成,需重新找正机壳。设备底座浇筑不良,基础不稳或地脚螺栓松动,需重新补修加固,紧固螺栓。负荷急剧变化,或处于“喘振”区工作,需搞好工艺操作,缓慢调节工作负荷,可避免上述现象。轴承润滑油油温低,要保证进口油温在35~45℃。
三、关于设备检修的实例分析
1、电机的检测
该风机配套电机型号为:TD143-69/42000kW,額定电压:10000V,额定转速:1460r/min,额定电流:134A。经过专业电工的检查,发现电机磁极线圈匝间短路,分析后认为磁极线圈匝间短路造成磁力不平衡是最初引起振动的主要因素,因此电机需进行更换。
2、轴瓦检查
由于振幅太高的原因,破坏了轴衬动压油膜,使轴颈与轴瓦发生多次撞击,引起轴瓦局部疲劳而产生表面碎裂,轴瓦表面已发生轻度的胶合现象,轴衬内表面已形成不规则的凹凸面,影响了润滑油膜的形成,加之该轴瓦的原始侧间隙及顶间隙小,接触角大,与国产轴瓦装配有所差别。轴瓦在经多次刮研处理后,其侧间隙、顶间隙变大,接触角变小。
3、轴衬过盈量测量
经过对风机、电机轴衬过盈量的测量,发现电机前轴衬和风机前轴衬的过盈紧力仅为0.02mm,比要求的0.04~0.06mm小0.02~0.04mm,过盈紧力过小,容易引起轴的振动,需进行重新处理。
4、轴瓦与轴颈间隙的检查
维修人员拆检发现电机端轴与轴衬已有些粘连,初步认定为轴瓦顶间隙增大。再经过测量,间隙量已经达到0.38mm,比规定的最大值大0.02mm,该瓦再进行刮研已经毫无意义,必需进行更换。
5、转子动平衡检查
通过拆检发现转子上粘有不规则的附着物,主要是受烧结风门操作的影响,机内负压急速增高或降低造成一部分水滴进入机壳,破坏了转子的平衡,需要重新找平衡。
四、其他需要注意的问题
1、引起风机振动的因素很多,其中包括设备本身原因和工况条件,但此次风机振动的主要原因是电机匝线短路和转子动平衡精度低造成,同时,又由于振动引发其他隐患。振动幅值偏大会破坏轴瓦油膜,导致轴瓦烧损,在此种情况下,调整好轴瓦的装配间隙和接触角,有助于油膜形成和抵抗破坏,维持设备平稳运转。 2、为防止轴衬的旋转而加的定位压块,其作用非常大,由于电机轴的高速转动是高压油膜頂起的作用,轴基本定位,相对静止。轴与轴衬转动各处的间隙也保持相应不变。若轴衬转动,各处间隙相应变化,油膜对轴各处的压力会不停的改变,势必会引起轴的振动。联轴器、气隙找正时,底座加焊螺栓以找水平方向的准确度,其优点是减少了每次用千斤顶移动所带来的不便,另一方面也限制了设备水平方向的窜动量不会太大。可见较大设备的精确找正,用此方法,效果会好一些。
3、联轴器或气隙上下和左右的找正,有其各自的独立性,又有相互的矛盾性。就气隙找正加以分析,独立性表现在:从原理上讲,气隙左右的找正不会影响上下气隙的数值之差,而在实践当中,气隙水平或上下的找正的确影响上下或水平的找正。其因素表现在两个方面:
3.1、人为因素,用斜塞尺测量间隙时,不可能很准确的去测量某一个固定点,点的变化会形成读数的变化,另外用卡尺或千分尺测量塞尺时的读数,也有误差。
3.2、设备因素,诸如以上所述:气隙上下找正须在定子底座下加或撤铜片。每次需吊运定子,会不同程度的影响定子水平方向的移动,即影响水平气隙。由此可见:上下与水平相互影响,但比较而言,上下影响水平要大一些,所以不防先找上下,到误差小一些,再找水平。但还需几次交叉找正方能完成。对于联轴器找正,道理也如此。
五、结语
风机故障的维修及其安装是一项重要且精细的工作,轴衬装配间隙、过盈量的掌握和调整;电机—风机联轴器的找正;风轮动平衡试验及调校;气隙的调整等安装的精确度直接影响风机启车后各项运行参数指标。维修工作不仅仅要从理论上去分析、计算,还要从实际出发,加以经验去探索。
参考文献:
[1]张楚;杨建刚;孙丹.烧结风机高效动平衡研究[J].风机技术.2010(05)
[2]罗宗尧;李玉东;孙其奎;赵俊勇;刘海燕.风机现场动平衡技术在烧结厂的应用[J].莱钢科技.2006(05)
[3]罗宗尧;李玉东;孙其奎;赵俊勇;刘海燕.风机现场动平衡技术在烧结厂的应用[J].山东冶金.2007(01)
[4]朱海琴;麻淑红;张玉道;王会军.煤气余压发电机组振动分析与诊断[J].设备管理与维修.2009(02)
[5]刘杰中;苏奕儒;刘锦南.转炉风机转子的自动平衡技术研究[J].中国设备工程.2009(03)
【关键词】 风机振动故障;电机安装技术;措施及问题
一、引起风机振动的故障原因
分析风机故障现象及原因,有其规律可循,一般来讲有以下几种:
1、设计原因:风机的设计一般是根据风机的使用环境、温度、风量、风压、介质等来设计的,而有的企业并没有完全根据这些因素来选型,致使存在如下因素:风机设计不当,动态特性不良,运行时发生振动;结构不合理,应力集中;设计工作转速接近或落入临界转速区;热膨胀量计算不准,导致热态对中不良等。
2、制造原因:风机制造厂家对风机的质量要求也影响风机的运转,如:零部件加工制造不良,精度不够;零件材质不良,强度不够,制造缺陷;转子动平衡不符合技术要求等。
3、安装、维修原因:风机的安装精度要求对风机运转起着至关重要的作用,如安装精度未达到安装要求,对风机运行将起着破坏作用。在风机安装过程中,就有如下影响因素,如:机械安装不当,零部件错位,预负荷大;轴系对中不良;机器几何参数(如配合间隙、过盈量及相对位置)调整不当;转子长期放置不当,改变了动平衡精度;未按规程检修,破坏了机器原有的配合性质和精度等。
4、操作运行原因:在风机使用过程中,对风机维护、保养的好坏,对风机的运行质量起着决定性作用。如:工艺参数(如介质的温度、压力、流量、负荷等)偏离设计值,机器运行工况不正常;机器在超转速、超负荷下运行,改变了机器的工作特性;润滑或者冷却不良;转子局部损坏或结垢;启停机或升降速过程操作不当,热膨胀不均匀或在临界区停留时间过久等。
5、机器劣化原因:一般设备在使用时都有一定的年限,达到一定年限设备性能将恶化。对于风机来讲也是如此,如:长期运行,转子挠度增大或动平衡劣化;转子局部损坏、脱落或产生裂纹;零部件磨损、点蚀或腐蚀等;配合面受力劣化,产生过盈不足或松动等,破坏了配合性质和精度;机器基础沉降不均匀,机器壳体变形。
二、振幅偏高原因分析及解决措施
1、造成振幅升高的主要原因
驱动电机与主风机两转子同心度不好,造成相邻两轴衬座振动。转子的平衡受到破坏,从而引起主要是风端轴衬座的振动。轴承盖与轴衬的过盈量减少,不在设备维护技术要求范围内。风机或电机轴瓦与轴颈间隙变大,不在规定值范围内。电机磁极线圈匝线间短路磁力不平衡,最易造成电机的振动。气隙不匀,转子与气封及机壳壁发生碰撞。设备底座浇筑不良,基础不稳或地脚螺栓松动。设备承载负荷发生急剧变化,或处于“喘振”区工作。轴承润滑油油温低。
2、振幅偏高的解决措施
驱动电机与主风机两转子同心度不好造成相邻两轴衬座振动,解决该问题的方法是联轴器需重新找正;转子的平衡受到破坏,从而引起主要是风机端轴衬座的振动,需认真检查风机转子上是否有粘着物,并检查平衡块,必要时重新找平衡;轴承盖与轴衬的过盈量减少,未在技术要求范围内,需重新安装轴衬,确保过盈量为0.04~0.06mm;轴瓦与轴颈间隙变大,需更换轴瓦,并刮研轴衬间隙,保证在风机:0.30~0.38mm,电机0.28~0.34mm;而侧间隙为其数值的一半电机磁极线圈匝线间短路磁力不平衡,需更换电机转子。转子与气封及机壳壁发生碰撞,说明气隙不匀,转子瞬间受力不匀造成,需重新找正机壳。设备底座浇筑不良,基础不稳或地脚螺栓松动,需重新补修加固,紧固螺栓。负荷急剧变化,或处于“喘振”区工作,需搞好工艺操作,缓慢调节工作负荷,可避免上述现象。轴承润滑油油温低,要保证进口油温在35~45℃。
三、关于设备检修的实例分析
1、电机的检测
该风机配套电机型号为:TD143-69/42000kW,額定电压:10000V,额定转速:1460r/min,额定电流:134A。经过专业电工的检查,发现电机磁极线圈匝间短路,分析后认为磁极线圈匝间短路造成磁力不平衡是最初引起振动的主要因素,因此电机需进行更换。
2、轴瓦检查
由于振幅太高的原因,破坏了轴衬动压油膜,使轴颈与轴瓦发生多次撞击,引起轴瓦局部疲劳而产生表面碎裂,轴瓦表面已发生轻度的胶合现象,轴衬内表面已形成不规则的凹凸面,影响了润滑油膜的形成,加之该轴瓦的原始侧间隙及顶间隙小,接触角大,与国产轴瓦装配有所差别。轴瓦在经多次刮研处理后,其侧间隙、顶间隙变大,接触角变小。
3、轴衬过盈量测量
经过对风机、电机轴衬过盈量的测量,发现电机前轴衬和风机前轴衬的过盈紧力仅为0.02mm,比要求的0.04~0.06mm小0.02~0.04mm,过盈紧力过小,容易引起轴的振动,需进行重新处理。
4、轴瓦与轴颈间隙的检查
维修人员拆检发现电机端轴与轴衬已有些粘连,初步认定为轴瓦顶间隙增大。再经过测量,间隙量已经达到0.38mm,比规定的最大值大0.02mm,该瓦再进行刮研已经毫无意义,必需进行更换。
5、转子动平衡检查
通过拆检发现转子上粘有不规则的附着物,主要是受烧结风门操作的影响,机内负压急速增高或降低造成一部分水滴进入机壳,破坏了转子的平衡,需要重新找平衡。
四、其他需要注意的问题
1、引起风机振动的因素很多,其中包括设备本身原因和工况条件,但此次风机振动的主要原因是电机匝线短路和转子动平衡精度低造成,同时,又由于振动引发其他隐患。振动幅值偏大会破坏轴瓦油膜,导致轴瓦烧损,在此种情况下,调整好轴瓦的装配间隙和接触角,有助于油膜形成和抵抗破坏,维持设备平稳运转。 2、为防止轴衬的旋转而加的定位压块,其作用非常大,由于电机轴的高速转动是高压油膜頂起的作用,轴基本定位,相对静止。轴与轴衬转动各处的间隙也保持相应不变。若轴衬转动,各处间隙相应变化,油膜对轴各处的压力会不停的改变,势必会引起轴的振动。联轴器、气隙找正时,底座加焊螺栓以找水平方向的准确度,其优点是减少了每次用千斤顶移动所带来的不便,另一方面也限制了设备水平方向的窜动量不会太大。可见较大设备的精确找正,用此方法,效果会好一些。
3、联轴器或气隙上下和左右的找正,有其各自的独立性,又有相互的矛盾性。就气隙找正加以分析,独立性表现在:从原理上讲,气隙左右的找正不会影响上下气隙的数值之差,而在实践当中,气隙水平或上下的找正的确影响上下或水平的找正。其因素表现在两个方面:
3.1、人为因素,用斜塞尺测量间隙时,不可能很准确的去测量某一个固定点,点的变化会形成读数的变化,另外用卡尺或千分尺测量塞尺时的读数,也有误差。
3.2、设备因素,诸如以上所述:气隙上下找正须在定子底座下加或撤铜片。每次需吊运定子,会不同程度的影响定子水平方向的移动,即影响水平气隙。由此可见:上下与水平相互影响,但比较而言,上下影响水平要大一些,所以不防先找上下,到误差小一些,再找水平。但还需几次交叉找正方能完成。对于联轴器找正,道理也如此。
五、结语
风机故障的维修及其安装是一项重要且精细的工作,轴衬装配间隙、过盈量的掌握和调整;电机—风机联轴器的找正;风轮动平衡试验及调校;气隙的调整等安装的精确度直接影响风机启车后各项运行参数指标。维修工作不仅仅要从理论上去分析、计算,还要从实际出发,加以经验去探索。
参考文献:
[1]张楚;杨建刚;孙丹.烧结风机高效动平衡研究[J].风机技术.2010(05)
[2]罗宗尧;李玉东;孙其奎;赵俊勇;刘海燕.风机现场动平衡技术在烧结厂的应用[J].莱钢科技.2006(05)
[3]罗宗尧;李玉东;孙其奎;赵俊勇;刘海燕.风机现场动平衡技术在烧结厂的应用[J].山东冶金.2007(01)
[4]朱海琴;麻淑红;张玉道;王会军.煤气余压发电机组振动分析与诊断[J].设备管理与维修.2009(02)
[5]刘杰中;苏奕儒;刘锦南.转炉风机转子的自动平衡技术研究[J].中国设备工程.2009(03)