论文部分内容阅读
摘要：烧结系统中，抽风机是这套系统的主要設备，可通过设备点检、可视化管理和振动频谱分析等手段对其进行管理和动态监测。利用这些管理办法对烧结主抽风机运行状态的监控，建立其异常振动的波形和频谱特征。本文针对烧结车间抽风机存在的振动方面的故障，分析了其产生故障的主要原因，并采集数据绘制出异常振动的波形和频谱特征，从而提出了应对措施，最大限度降低了振动故障给生产带来的危害和经济损失。
关键词：主抽风机；点检；振动；设备管理
中图分类号：TU834文献标识码： A
引言
烧结车间使用的抽风机体积、转子直径、转动惯量都比较大，所以在生产运行中若发生有害振动，不但会使滑动轴承破碎，甚至还会引起地基连接螺栓的松动，以及机壳变形和转子报废，从而影响安全生产，并且造成巨大的经济损失。因此，熟悉抽风机的性能和工作状态，了解故障产生原因，并能采取措施预防有害振动的发生，对提高风机工作效率，延长使用寿命具有重要意义。
一、抽风机在烧结系统生产中的作用
抽风机是烧结系统主要配套设备之一，它直接地影响烧结机的产量，质量和能耗，是烧结生产的“心脏”，主要作业是通过烟道进行抽风，产生负压，使烧结料面点好火，烧结料中的固体燃料充分燃烧，为烧结供给能量，同时将烧结过程中产生的各种气体通过烟道，电除尘器净化后由烟囱排出。近来由于环保的要求：抽风机后与烟囱之间的配装脱硫回收装置。这使得其要相适应的设计要调整。
二、烧结抽风机主要振动故障分析
1、不平衡和不对中故障
1.1 不平衡和不对中故障特征
首先对主抽风机解体检查发现，风机自由端上、下支承瓦磨损严重；轴密封板与转子轴表面发生了摩擦，有明显的摩擦痕迹。采用旋转机械故障诊断分析系统对机组振动进行时域、频域、轴心轨迹等方面的分析。评测标准按轴承振动幅值的评定标准即评定汽轮发电机组等级与IEC标准执行［1］。从轴承座振动波形和频谱图，从图1（a、b）中可看出，所示波形表现为不对中的形状。频谱中1倍频和2倍频都较大，可以确定风机转子存在不平衡现象，在转子振动固有频率和固有频率２倍的范围内，风机均容易发生有害振动，见图1（ｂ）。
图1（a）波形图
图1（b）频谱图
最后给出抽风机轴瓦振动的轴系极坐标图，见图2。可见抽风机转子轴心轨迹变化较大，也说明转子有不平衡或不对中的迹象。
图2瓦轴心轨迹图
1.2 不平衡和不对中故障的主要原因
1.2.1 安装过程中同心度精度差、转子轴弯曲变形、气封调整间隙过小、轴瓦座、机壳在运行时基础松动等原因，造成风机运行后出现上述的一些故障；
1.2.2 由于作业区污染严重，转子产生“挂泥”现象，导致转子失衡引起的振动；
1.2.3 轴瓦间隙过大或轴瓦疲劳损坏引起的振动［2］；
1.2.4 长期在烧结生产的高温环境下作业，机壳与轴承座都容易发生热变形现象。
2、油膜振荡故障特征及其原因
油膜振荡故障的主要特征是：振动在某转速下迅速增大；频谱中出现接近转子一阶临界转速的低频成分，一般小于1／2倍频；振动对转速和油温变化较敏感。油膜振荡故障发生的原因是：转子的平衡状态不佳；转子对中状况较差；油温过低或者粘度较高。
3、气流激振故障特征及原因
气流激振故障的主要特征是：振动在某负荷下迅速增大；频谱中出现接近转子一阶临界转速的低频成分，一般大于1／2倍频；振动对负荷变化较敏感。气流激振故障通常发生在机组高压部分。由不对中和动静间隙不均匀引起。
其发生的主要原因是：轴系对中精度不符合要求；轴系平衡状态较差；进气门开启过快或者过大造成一时振动。
4、风机振动增大的原因:风机机壳或电机松动导致振动增大；转子不平衡导致振动增大；风机两端轴瓦磨损导致振动增大；风机内气流部稳定；联轴器异常工作。
三、抽风机常见故障处理措施
1、不平衡和不对中故障处理措施
1.1 根据不平衡量的大小、部位和性质进行动平衡试验，消除不平衡状态。在生产过程中要控制好混合料的水份和烧结机机速，提高废气温度，减少抽风机“挂泥”现象。在风机失去平衡初期，没有损坏轴瓦的情况下，应及时清除转子粘料或做动平衡试验，消除不平衡状态。还要定期检查除尘设备，提高除尘效果，减少转子磨损等。
1.2 对发生较大振动的基础部位要进行加固，螺栓必须紧固。同时要检查转子、轴承座基础设计是否合理，安装是否达到规定设计要求，必要时更换轴承座，重新浇灌基础。
1.3 检查抽风机双轴同轴度是否合格。轴系轻度不对中时，可调整垫片与螺拴等方法预以减轻;轴系严重不对中时，应通过调整电机标高，轴系重新找中心等方式，提高设备安装质量。
2、油膜振荡故障处理措施
2.1 检查转子的平衡状态是否良好，检查转子对中状况是否良好，检查轴承的结构参数是否符合要求，检查机组动静间隙是否均匀。
2.2 减小轴承宽度、抬高轴承标高等以提高轴承比压。当室内环境温度过低时适当提高进油温度，当轴瓦损坏时应及时更换轴瓦。
3、气流激振故障处理对策
3.1 检查轴系对中状态是否符合要求。检查轴系平衡状态是否良好，检查和调整轴承标高，提高中压转子负荷。
3.2 检查烧结机台面是否有“空洞”现象，必要时调整风门适当减负荷运行。当风机启动、烧结机在没有开机的情况下，风门适当开启1/5，减少气流振荡。
4、风机振动增大处理办法
经监控数字中发现，风机两端轴承两个振动传感器数值显示，振动有增大的趋势。在对烧结主抽风机进行检查时发现，风机叶轮上有少许积灰且叶轮叶片耐磨层有磨损现象，针对这个问题我们对叶轮进行现场清理积灰处理，处理后，我们发现两个固定在风机两端轴承垂直方向的的振动传感器显示振动值为0.56㎜/s，振动稍微增大但还在正常值范围内，继续观察了近半个月的时间，我们发现，两个固定在风机两端轴承垂直方向的的传感器显示的数值从O.5㎜/s增大到1.2㎜/s，根据以往的经验如果垂直方向的振动这么多，那么反映到水平方向将会更大，针对这样的情况对这台风机各个点进行全面振动检测并分析振动增大的原因。通过检修发现机壳、电机固定良好，风机两端轴瓦没有磨损迹象，联轴器工作也正常，而风机叶轮叶片有明显磨损现象，从而把重点初步放到气流的不稳定导致叶轮的不平衡上。那么能引起气流不稳定的因素我们分析有以下几个方面:外部管道、阀门、机壳内气流通道和转子本身上，因而针对这些问题进行了详细的了解，风机出口和外部管道在检修时检查没有任何异常，风门在检修时进行调整，运行摆动不大，全关时风机的振动也一样很大，风机内衬板的固定良好无松动现象，经过分析前三项的可能性不大，主要产生振动的原因在转子本身上，而在检查时我们发现叶片有磨损造成气体进入转子不畅，形成脱离，造成气流紊乱，造成气固振动现象。
确定这个原因后，把整台设备从四个检测点进行检测，并在每个检测点从垂直、水平、轴向三个方向进行检测。从数据结果总看出振动比前一次测试有增大的趋势，虽然还没有达到跳机值，但如果继续增大下去那么就会有更大的事故隐患，所以必须对风机叶轮进行紧急处理，经过仔细分析发现，风机的上道工序电厂2#变压器故障导致整个电除尘系统除尘效果变差，风机叶轮产生了少量积灰同时叶轮的耐磨层出现了严重的磨损，破坏了风机叶轮平衡从而导致振动增大，应该马上对叶轮的动平衡进行校正，经过反复的测试与计算，最终在风机叶轮78度位置加490克配重后检测振动数据，通过这次校正可以明显看出各个位置的震动数据明显下降到正常范围值。
结束语
通过这次烧结抽风机主要振动故障的分析处理,得出了不同的振动故障相对应的是不同的波形及频谱特征,也总结出了针对各类风机振动问题的处理办法，从而有效地控制了设备故障的发生，延长了抽风机使用寿命，降低了设备制造费用。
参考文献
［1］ISO2372各类机器振动评定标准［S］.
［2］吕云．烧结抽风机振动故障信号分析与处理［J］．《现代冶金》，2009（5）：53-55．
［3］廖明夫．转子动力学［Ｍ］，西安：西北工业大学出版社，1999：52-53.
［4］郭喜平，王立东，刘云峰．烧结引风机振动原因分析及处理［Ｊ］．《风机技术》，2007（5）：74-76．
关键词：主抽风机；点检；振动；设备管理
中图分类号：TU834文献标识码： A
引言
烧结车间使用的抽风机体积、转子直径、转动惯量都比较大，所以在生产运行中若发生有害振动，不但会使滑动轴承破碎，甚至还会引起地基连接螺栓的松动，以及机壳变形和转子报废，从而影响安全生产，并且造成巨大的经济损失。因此，熟悉抽风机的性能和工作状态，了解故障产生原因，并能采取措施预防有害振动的发生，对提高风机工作效率，延长使用寿命具有重要意义。
一、抽风机在烧结系统生产中的作用
抽风机是烧结系统主要配套设备之一，它直接地影响烧结机的产量，质量和能耗，是烧结生产的“心脏”，主要作业是通过烟道进行抽风，产生负压，使烧结料面点好火，烧结料中的固体燃料充分燃烧，为烧结供给能量，同时将烧结过程中产生的各种气体通过烟道，电除尘器净化后由烟囱排出。近来由于环保的要求：抽风机后与烟囱之间的配装脱硫回收装置。这使得其要相适应的设计要调整。
二、烧结抽风机主要振动故障分析
1、不平衡和不对中故障
1.1 不平衡和不对中故障特征
首先对主抽风机解体检查发现，风机自由端上、下支承瓦磨损严重；轴密封板与转子轴表面发生了摩擦，有明显的摩擦痕迹。采用旋转机械故障诊断分析系统对机组振动进行时域、频域、轴心轨迹等方面的分析。评测标准按轴承振动幅值的评定标准即评定汽轮发电机组等级与IEC标准执行［1］。从轴承座振动波形和频谱图，从图1（a、b）中可看出，所示波形表现为不对中的形状。频谱中1倍频和2倍频都较大，可以确定风机转子存在不平衡现象，在转子振动固有频率和固有频率２倍的范围内，风机均容易发生有害振动，见图1（ｂ）。
图1（a）波形图
图1（b）频谱图
最后给出抽风机轴瓦振动的轴系极坐标图，见图2。可见抽风机转子轴心轨迹变化较大，也说明转子有不平衡或不对中的迹象。
图2瓦轴心轨迹图
1.2 不平衡和不对中故障的主要原因
1.2.1 安装过程中同心度精度差、转子轴弯曲变形、气封调整间隙过小、轴瓦座、机壳在运行时基础松动等原因，造成风机运行后出现上述的一些故障；
1.2.2 由于作业区污染严重，转子产生“挂泥”现象，导致转子失衡引起的振动；
1.2.3 轴瓦间隙过大或轴瓦疲劳损坏引起的振动［2］；
1.2.4 长期在烧结生产的高温环境下作业，机壳与轴承座都容易发生热变形现象。
2、油膜振荡故障特征及其原因
油膜振荡故障的主要特征是：振动在某转速下迅速增大；频谱中出现接近转子一阶临界转速的低频成分，一般小于1／2倍频；振动对转速和油温变化较敏感。油膜振荡故障发生的原因是：转子的平衡状态不佳；转子对中状况较差；油温过低或者粘度较高。
3、气流激振故障特征及原因
气流激振故障的主要特征是：振动在某负荷下迅速增大；频谱中出现接近转子一阶临界转速的低频成分，一般大于1／2倍频；振动对负荷变化较敏感。气流激振故障通常发生在机组高压部分。由不对中和动静间隙不均匀引起。
其发生的主要原因是：轴系对中精度不符合要求；轴系平衡状态较差；进气门开启过快或者过大造成一时振动。
4、风机振动增大的原因:风机机壳或电机松动导致振动增大；转子不平衡导致振动增大；风机两端轴瓦磨损导致振动增大；风机内气流部稳定；联轴器异常工作。
三、抽风机常见故障处理措施
1、不平衡和不对中故障处理措施
1.1 根据不平衡量的大小、部位和性质进行动平衡试验，消除不平衡状态。在生产过程中要控制好混合料的水份和烧结机机速，提高废气温度，减少抽风机“挂泥”现象。在风机失去平衡初期，没有损坏轴瓦的情况下，应及时清除转子粘料或做动平衡试验，消除不平衡状态。还要定期检查除尘设备，提高除尘效果，减少转子磨损等。
1.2 对发生较大振动的基础部位要进行加固，螺栓必须紧固。同时要检查转子、轴承座基础设计是否合理，安装是否达到规定设计要求，必要时更换轴承座，重新浇灌基础。
1.3 检查抽风机双轴同轴度是否合格。轴系轻度不对中时，可调整垫片与螺拴等方法预以减轻;轴系严重不对中时，应通过调整电机标高，轴系重新找中心等方式，提高设备安装质量。
2、油膜振荡故障处理措施
2.1 检查转子的平衡状态是否良好，检查转子对中状况是否良好，检查轴承的结构参数是否符合要求，检查机组动静间隙是否均匀。
2.2 减小轴承宽度、抬高轴承标高等以提高轴承比压。当室内环境温度过低时适当提高进油温度，当轴瓦损坏时应及时更换轴瓦。
3、气流激振故障处理对策
3.1 检查轴系对中状态是否符合要求。检查轴系平衡状态是否良好，检查和调整轴承标高，提高中压转子负荷。
3.2 检查烧结机台面是否有“空洞”现象，必要时调整风门适当减负荷运行。当风机启动、烧结机在没有开机的情况下，风门适当开启1/5，减少气流振荡。
4、风机振动增大处理办法
经监控数字中发现，风机两端轴承两个振动传感器数值显示，振动有增大的趋势。在对烧结主抽风机进行检查时发现，风机叶轮上有少许积灰且叶轮叶片耐磨层有磨损现象，针对这个问题我们对叶轮进行现场清理积灰处理，处理后，我们发现两个固定在风机两端轴承垂直方向的的振动传感器显示振动值为0.56㎜/s，振动稍微增大但还在正常值范围内，继续观察了近半个月的时间，我们发现，两个固定在风机两端轴承垂直方向的的传感器显示的数值从O.5㎜/s增大到1.2㎜/s，根据以往的经验如果垂直方向的振动这么多，那么反映到水平方向将会更大，针对这样的情况对这台风机各个点进行全面振动检测并分析振动增大的原因。通过检修发现机壳、电机固定良好，风机两端轴瓦没有磨损迹象，联轴器工作也正常，而风机叶轮叶片有明显磨损现象，从而把重点初步放到气流的不稳定导致叶轮的不平衡上。那么能引起气流不稳定的因素我们分析有以下几个方面:外部管道、阀门、机壳内气流通道和转子本身上，因而针对这些问题进行了详细的了解，风机出口和外部管道在检修时检查没有任何异常，风门在检修时进行调整，运行摆动不大，全关时风机的振动也一样很大，风机内衬板的固定良好无松动现象，经过分析前三项的可能性不大，主要产生振动的原因在转子本身上，而在检查时我们发现叶片有磨损造成气体进入转子不畅，形成脱离，造成气流紊乱，造成气固振动现象。
确定这个原因后，把整台设备从四个检测点进行检测，并在每个检测点从垂直、水平、轴向三个方向进行检测。从数据结果总看出振动比前一次测试有增大的趋势，虽然还没有达到跳机值，但如果继续增大下去那么就会有更大的事故隐患，所以必须对风机叶轮进行紧急处理，经过仔细分析发现，风机的上道工序电厂2#变压器故障导致整个电除尘系统除尘效果变差，风机叶轮产生了少量积灰同时叶轮的耐磨层出现了严重的磨损，破坏了风机叶轮平衡从而导致振动增大，应该马上对叶轮的动平衡进行校正，经过反复的测试与计算，最终在风机叶轮78度位置加490克配重后检测振动数据，通过这次校正可以明显看出各个位置的震动数据明显下降到正常范围值。
结束语
通过这次烧结抽风机主要振动故障的分析处理,得出了不同的振动故障相对应的是不同的波形及频谱特征,也总结出了针对各类风机振动问题的处理办法，从而有效地控制了设备故障的发生，延长了抽风机使用寿命，降低了设备制造费用。
参考文献
［1］ISO2372各类机器振动评定标准［S］.
［2］吕云．烧结抽风机振动故障信号分析与处理［J］．《现代冶金》，2009（5）：53-55．
［3］廖明夫．转子动力学［Ｍ］，西安：西北工业大学出版社，1999：52-53.
［4］郭喜平，王立东，刘云峰．烧结引风机振动原因分析及处理［Ｊ］．《风机技术》，2007（5）：74-76．