離心機(jī)振動(dòng)分析的誤區(qū)及治理

李明　趙玉超　張磊

摘 要：福樂(lè)偉臥式螺旋三相分離離心機(jī)，運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)連鎖保護(hù)頻繁報(bào)警，離心機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。對(duì)離心機(jī)5個(gè)滾動(dòng)軸承進(jìn)行更換并對(duì)轉(zhuǎn)鼓、螺旋作動(dòng)平衡檢測(cè)正常后試機(jī)。當(dāng)轉(zhuǎn)速開(kāi)至800r/min時(shí)，徑向振動(dòng)增大，升至1500r/min時(shí)聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)，同時(shí)轉(zhuǎn)鼓非驅(qū)動(dòng)端軸承溫度異常。對(duì)在線振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域、頻域分析，以此為方向開(kāi)展第二次檢修，再進(jìn)行動(dòng)平衡檢測(cè)，軸承間隙調(diào)整后，試機(jī)運(yùn)行正常。

關(guān)鍵詞：離心機(jī)；轉(zhuǎn)鼓；螺旋；動(dòng)平衡；振動(dòng)分析；軸承游隙

引言

Flottweg-FRICANTER24E，德國(guó)福偉東公司2005年制造，用于氨水、焦油、焦油渣三相分離。需分離的物料通過(guò)供料管進(jìn)入離心機(jī)內(nèi)，在離心力的作用下，密度大的固體沉降到轉(zhuǎn)鼓壁。二相密度不同的清液形成同心圓柱，較輕的液相氨水處于內(nèi)層，較重的液相焦油處于外層。不同液體環(huán)的厚度可通過(guò)調(diào)節(jié)溢流堰和可變?nèi)~輪來(lái)改變。沉積在轉(zhuǎn)筒壁上的固體焦油渣由螺旋輸送器送至排渣口。轉(zhuǎn)鼓速度4000r/min，螺旋與轉(zhuǎn)筒差速1-29.6r/min。

1 滾動(dòng)軸承游隙調(diào)整誤區(qū)

1.1 檢修作業(yè)過(guò)程

離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓非驅(qū)動(dòng)端更換了新軸承NU1022，用深度尺對(duì)軸承室測(cè)量后給軸承0.10mm軸向游隙。離心機(jī)試運(yùn)行20min后軸承發(fā)熱達(dá)到75℃。

1.2 分析

軸承裝配過(guò)程中在正常室溫下進(jìn)行，考慮到軸承負(fù)載溫升在50℃左右，忽略了介質(zhì)溫度，運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)料溫度92℃±3℃，介質(zhì)產(chǎn)生的溫度差對(duì)熱膨脹的影響考慮不周全，造成裝配數(shù)據(jù)失真，出現(xiàn)錯(cuò)誤。

計(jì)算如下：

（1）軸承NU1022熱膨脹變化量L1

L1=H1△t1α=28×62×13×10^-6=0.023mm

式中H1-軸承外圈厚度28mm

△t1-裝配時(shí)與外界溫度差為62℃

α-鋼的膨脹系數(shù)13×10^-6（V℃）

（2）軸承定位通蓋熱膨脹變化量L2

L2=H2△t2α=20×62×15.5×10^-6=0.019mm

式中：H2-通蓋定位環(huán)寬度20mm

△t2-裝配時(shí)與外界溫度62℃

α-不銹鋼的膨脹系數(shù)15.5×10^-6（V℃）

（3）由于介質(zhì)熱膨脹產(chǎn)生的變化量之差

△L=L1+L2=0.023+0.019=0.042mm

由計(jì)算可知，熱膨脹存在0.042mm的誤差

1.3 處理

上一次裝配熱膨脹系數(shù)誤差造成軸承外圈定死自由度限制過(guò)緊，軸承發(fā)熱。考慮到介質(zhì)帶來(lái)的膨脹誤差對(duì)軸承軸向游隙調(diào)整為0.14mm，確保軸承滾珠自由度。

2 動(dòng)平衡誤區(qū)

2.1 動(dòng)平衡檢測(cè)

離心機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，裝配精度高，設(shè)備在線監(jiān)測(cè)報(bào)警時(shí)，對(duì)其進(jìn)行了全面的狀態(tài)診斷，通過(guò)時(shí)域、頻域的分析，準(zhǔn)確指出故障類(lèi)型、故障部位。工作轉(zhuǎn)速在3443r/min，非驅(qū)動(dòng)端水平方向9.7mm/s，垂直方向8.9mm/s，軸向2.4mm/s，頻譜中基頻有穩(wěn)定的高峰，其他倍頻振幅較小，轉(zhuǎn)速再提升100r/min，基頻幅值隨轉(zhuǎn)速增大而增大，綜上分析動(dòng)平衡失衡了。相關(guān)專(zhuān)家會(huì)審后對(duì)轉(zhuǎn)股、螺旋、按G2.5級(jí)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，制作驅(qū)動(dòng)、非驅(qū)動(dòng)端動(dòng)平衡聯(lián)軸器進(jìn)行測(cè)試。離心機(jī)螺旋殘余不平衡量及不平衡分量相位，驅(qū)動(dòng)端204g相位116°，非驅(qū)動(dòng)端2.8g相位58°；離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓殘余不平衡量及不平衡分量相位，驅(qū)動(dòng)端0.91g相位151°，非驅(qū)動(dòng)1.1g相位91°，達(dá)到動(dòng)平衡標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 啟動(dòng)試機(jī)

盤(pán)車(chē)正常后啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速由低到高提升，轉(zhuǎn)速在800r/min時(shí)，水平方向、垂直方向振動(dòng)值逐漸增大，升至1500r/min水平方向11.5mm/s，垂直方向9.7mm/s，軸向3.1mm/s，頻譜分析還是典型的動(dòng)不平衡造成。

2.3 分析

離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓、螺旋動(dòng)平衡值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，開(kāi)機(jī)試機(jī)依然出現(xiàn)動(dòng)平衡失衡。查找不平衡存在原因，是螺旋、轉(zhuǎn)鼓不平衡相位疊加造成平衡被破壞，還是制作的轉(zhuǎn)鼓、螺旋半聯(lián)軸器有不確定因素。分析確定要因，先對(duì)離心機(jī)整機(jī)螺旋、轉(zhuǎn)鼓組合在一起上動(dòng)平衡機(jī)測(cè)試，驅(qū)動(dòng)端5g相位172°，非驅(qū)動(dòng)端6.2g相位101°。螺旋、轉(zhuǎn)鼓在動(dòng)平衡機(jī)上檢測(cè)水平度在0.03mm/m，徑向跳動(dòng)度在0.02mm，無(wú)明顯形變均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。運(yùn)用排除法，所有焦點(diǎn)集中在動(dòng)平衡用的半聯(lián)軸器上，經(jīng)測(cè)量裝配定位間隙非驅(qū)動(dòng)端在0.062mm，間隙大處于無(wú)定位狀態(tài)，螺旋軸中心線與聯(lián)軸器中心偏差造成，動(dòng)平衡數(shù)據(jù)失真。

2.4 處理

重新加工非驅(qū)動(dòng)端半聯(lián)軸器，定位間隙控制在0.015mm。作動(dòng)平衡去除不平衡量，回裝試機(jī)正常。事實(shí)表明，作動(dòng)平衡測(cè)試要考慮半聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)子的定位精度，保證同軸度才能確保動(dòng)平衡測(cè)試的精確性。

3 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)備檢修中對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件裝配，一定要同其運(yùn)行工況條件緊密結(jié)合在一起。對(duì)直徑不對(duì)稱(chēng)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)平衡檢測(cè)，制作驅(qū)動(dòng)與支持用的半聯(lián)軸器一定要選擇與裝配部位合理定位夾緊，保證同軸度。本次檢修通過(guò)頻譜分析獲得較為滿(mǎn)意的診斷結(jié)果，對(duì)設(shè)備檢修能起到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]虞和濟(jì).振動(dòng)診斷的工程應(yīng)用[M].冶金工業(yè)出版社，1992.