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高溫風(fēng)機(jī)軸承過維修與動(dòng)平衡的現(xiàn)場處理

2009-12-16

吳　偉
（淮北眾城水泥有限責(zé)任公司）
　　摘要：介紹了風(fēng)機(jī)軸承過維修與動(dòng)平衡故障的判別誤區(qū)，通過實(shí)例對(duì)故障處理的誤區(qū)進(jìn)行了剖析，并對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)原因及處理方法作了簡單介紹。
　　關(guān)鍵詞：高溫風(fēng)機(jī)；軸承過維修；現(xiàn)場動(dòng)平衡
　　中圖分類號(hào)：TH43 　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 
      The Excessive Maintenance of Bearing and Dynamic Balance of Fan in High
      Temperature Fan System 
　　Abstract: This paper has introduced the judging mistake of the excessive maintenance of bearing and the fault of dynamic balance. The mistake for treating the fault is analyzed through examples. And the vibration reason and its treating method are briefly introduced. 
　　Key words: high temperature fan; excessive maintenance of bearing; dynamic balance on site
　　0　 引言
　　我公司一線1000t/d回轉(zhuǎn)窯窯尾配置1800DIBB50型號(hào)高溫風(fēng)機(jī)，2000年投入使用以來，風(fēng)機(jī)的進(jìn)口流量200000m3/h, 全壓7500Pa，額定轉(zhuǎn)速1380r/min，配用YOTC-650調(diào)速型液力耦合器。2004年6月至2004年8月完成對(duì)窯尾系統(tǒng)的技改工作，主要是在分解爐旁增設(shè)一座流態(tài)化爐。從工藝流程上看，改后系統(tǒng)阻力有所增加。為了增加排風(fēng)量，2006年8月我公司更換了葉輪、電機(jī)，電機(jī)由630kW換為800kW，額定轉(zhuǎn)速為1480r/min, 帶有液阻調(diào)速柜，葉輪換為W6-2×29-4№21.5重慶通用廠產(chǎn)葉輪，風(fēng)量265000m3/h, 全壓7500Pa。在運(yùn)行中風(fēng)機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)，多次更換風(fēng)機(jī)軸承，可是更換軸承后仍然振動(dòng)，由于維修方法不當(dāng)，造成了一些不良后果。
　　1 　高溫風(fēng)機(jī)軸承的過維修
　　1.1 　高溫風(fēng)機(jī)軸承的更換
　　技改前，我公司高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，風(fēng)機(jī)直徑小，風(fēng)機(jī)不平衡問題不突出，由于軸承潤滑良好，軸承工作溫度也一直正常，未超過55℃。 
　　技改后，由于風(fēng)量的增加，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速要提高，又加上葉輪直徑加大，風(fēng)機(jī)的不平衡問題突出。因?yàn)槭切氯~輪磨損的可能性不大，懷疑是軸承磨損游隙加大，更換了風(fēng)機(jī)軸承，原風(fēng)機(jī)軸兩端是進(jìn)口的22224CC/W33型軸承，一直正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一端軸承因受同軸度的影響，磨損比較大，游隙達(dá)0.21mm，比標(biāo)準(zhǔn)值大0.05mm，因此換了同型號(hào)的新軸承。對(duì)于另一端軸承，經(jīng)檢驗(yàn)游隙0.11～0.12mm，符合要求，故沒有更換。
　　更換后，振動(dòng)沒有明顯減小。由于生產(chǎn)的需要，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速仍需要提高。從理論上講，轉(zhuǎn)速越高，軸承允許的游隙越小。因此認(rèn)為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高振動(dòng)的原因是C3組軸承游隙大所致，故在風(fēng)機(jī)故障停機(jī)，將正常使用的軸承改為游隙較小的基本組（C0）游隙軸承。
　　1.2 高溫風(fēng)機(jī)軸承的過維修分析
　　過維修是指對(duì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)無故障征兆的設(shè)備進(jìn)行實(shí)際上不必要且非計(jì)劃性的拆裝及換件工作。我公司對(duì)風(fēng)機(jī)軸承的更換就是過維修。
　　從原理上講，減少軸承游隙有利于提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，但實(shí)際上，進(jìn)口軸承的游隙組裝選配時(shí)控制嚴(yán)格，其實(shí)際游隙都處于下限值附近。原C3組軸承游隙的標(biāo)準(zhǔn)值為0.120～0.160mm，實(shí)際值為0.085～0.090mm(以塞尺檢測)，更換后的C0組和C3組軸承的游隙差別并不大，約0.02mm，對(duì)于存在不平衡的風(fēng)機(jī)來講，減小0.02mm的軸承游隙對(duì)提速的貢獻(xiàn)很小。
　　2 　風(fēng)機(jī)現(xiàn)場動(dòng)平衡分析
　　從振動(dòng)診斷的角度來看，風(fēng)機(jī)具有以下特點(diǎn)：（1）風(fēng)機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械因而有不平衡、不對(duì)中之類的故障；（2）風(fēng)機(jī)有旋轉(zhuǎn)失速、喘振存在的可能性；（3）風(fēng)機(jī)受工作環(huán)境的影響，經(jīng)常造成葉片的磨損，輸入的介質(zhì)還可能粘附在轉(zhuǎn)子上形成隨機(jī)變化的不平衡；（4）風(fēng)機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可能存在電磁振動(dòng)。
　　做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的剛性回轉(zhuǎn)體產(chǎn)生的不平衡離心慣性力，是引起機(jī)器振動(dòng)的主要原因之一；平衡是減少這個(gè)振源的方法。
　　基于上述特點(diǎn)，風(fēng)機(jī)的振動(dòng)可歸結(jié)為８種類型，見表1
表1　 風(fēng)機(jī)的振動(dòng)類型
　　注： n 為風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； z 為風(fēng)機(jī)的葉片數(shù)。 
　　3 　風(fēng)機(jī)現(xiàn)場修復(fù)與動(dòng)平衡
　　采用振通907動(dòng)平衡儀對(duì)軸承座振動(dòng)檢測其數(shù)據(jù)見表2。
　　表2 風(fēng)機(jī)軸承座振動(dòng)檢測數(shù)據(jù)

　　根據(jù)測得數(shù)據(jù)及測點(diǎn)時(shí)域波形頻譜分析，引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)的主要原因?yàn)槿~輪不平衡（葉片積灰、磨損）；停車發(fā)現(xiàn)11個(gè)葉片全部磨穿，造成風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)徑向受力不對(duì)稱，產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。因此對(duì)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行修補(bǔ)，葉輪選用同樣的材質(zhì)12CrMo, 焊條選用R317，并在葉片上堆焊耐磨層，盡量使11個(gè)片葉片焊補(bǔ)后的質(zhì)量相等。Z后對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)平衡，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速，經(jīng)過動(dòng)平衡儀器測試分析，在105°、半徑為1875mm處加1.1kg配重塊，停機(jī)在指定位置處焊上配重塊，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)用振動(dòng)平衡儀測試軸承座，其數(shù)據(jù)見表3。
　　表3 風(fēng)機(jī)軸承座振動(dòng)檢測數(shù)據(jù)

　　通過表3數(shù)據(jù)看出：軸承座各項(xiàng)振動(dòng)均小于4.6mm/s，風(fēng)機(jī)葉輪不平衡的問題已基本解決。
　　 4 　結(jié)論
　　由于風(fēng)機(jī)葉輪不平衡引起的非正常振動(dòng)，只能通過重新進(jìn)行動(dòng)平衡來解決，用更換軸承以減少軸承游隙的方法是不能從根本上解決問題的。軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后總會(huì)有所磨損，磨損量只要在允許范圍內(nèi)并能正常工作，就沒必要更換。企圖經(jīng)常保持軸承處于較小的游隙狀態(tài)下工作是不現(xiàn)實(shí)的，也是不經(jīng)濟(jì)不合理的。過多的不必要的更換軸承會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生負(fù)作用。
　　高溫風(fēng)機(jī)出廠前都經(jīng)過動(dòng)、靜平衡測試，誤差在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。但葉輪為沖壓焊接件，焊接成型后產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，盡管經(jīng)過整體退火后加工，但應(yīng)力消除是不完全的。因此，組焊后的風(fēng)機(jī)葉輪，在生產(chǎn)中受冷熱變化、粘灰、磨損及各種停機(jī)情況的影響，葉輪與軸或多或少都會(huì)產(chǎn)生變形，引起原動(dòng)平衡的變化，故部分風(fēng)機(jī)在使用過程中會(huì)出現(xiàn)難以用一般方法消除的非正常水平振動(dòng)，需要重新進(jìn)行動(dòng)平衡來消除，這才是消除振動(dòng)的Z有效的方法。