離心風(fēng)機(jī)故障分析及維修總結(jié)

郭明華，馮劍波

(四川美豐化工科技有限責(zé)任公司， 四川德陽(yáng) 618000)

1 存在的問題

離心風(fēng)機(jī)是化工裝置中常見的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，機(jī)組運(yùn)行狀況直接決定裝置生產(chǎn)的穩(wěn)定性與運(yùn)行周期。四川美豐化工科技有限責(zé)任公司所用離心風(fēng)機(jī)采用兩端水平支撐，氣體經(jīng)進(jìn)氣管由下往上進(jìn)入，出口管左旋0°，水平出氣(東向)；驅(qū)動(dòng)端采用止推球面滑動(dòng)軸承；非驅(qū)動(dòng)端采用圓瓦球面滑動(dòng)軸承，軸徑120 mm；葉輪采用兩側(cè)進(jìn)氣，直板后彎型葉片，轉(zhuǎn)速2 970 r/m；電機(jī)功率1 400 kW。風(fēng)機(jī)運(yùn)行1年后，出現(xiàn)前、后端軸承振動(dòng)值達(dá)8 mm/s(報(bào)警值6.3 mm/s，跳車值11 mm/s)，已影響到機(jī)組的正常運(yùn)行[1-2]。多次停機(jī)檢查后發(fā)現(xiàn)，兩軸瓦均有烏金裂紋、脫落及摩擦痕跡，更換軸瓦后不久又出現(xiàn)振動(dòng)值高達(dá)5～8 mm/s的波動(dòng)。

2 原因分析

(1) 聯(lián)軸節(jié)對(duì)中。風(fēng)機(jī)檢修嚴(yán)格按照檢修規(guī)程進(jìn)行，復(fù)核徑向偏差<0.05 mm，端面<0.03 mm，軸向偏移<0.2/1 000，對(duì)中數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)。

(2) 軸瓦間隙。壓鉛測(cè)量軸瓦間隙在 0.14～0.20 mm之間，軸瓦間隙符合標(biāo)準(zhǔn)。除有烏金脫落、摩擦痕跡外，軸瓦靠出口管方向一側(cè)有偏磨，但運(yùn)行中未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。

(3) 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡。轉(zhuǎn)子已按G0.4級(jí)高速動(dòng)平衡試驗(yàn)，故轉(zhuǎn)子自身不存在問題，但葉輪上附著不均勻的積垢對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡有一定的影響。

(4) 轉(zhuǎn)子碰摩。檢查轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)部件，發(fā)現(xiàn)口環(huán)處因工藝介質(zhì)結(jié)垢留有擦痕和軸瓦摩擦，干氣密封梳齒靠出氣管側(cè)也有偏磨。

(5) 干氣密封座孔同心度偏差。用杠桿百分表檢查干氣密封座孔徑向上下偏差<0.05 mm，水平方向偏差<0.10 mm，且前后一致，排除測(cè)量誤差，應(yīng)屬于標(biāo)準(zhǔn)偏差要求的下限。

(6) 機(jī)座與轉(zhuǎn)子同心度偏差。因機(jī)座與軸承座非整體加工制造，兩者基本獨(dú)立。通過測(cè)量軸的水平度，發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端軸承中心比驅(qū)動(dòng)端軸承中心低0.40 mm。

(7) 干氣密封的影響。經(jīng)檢查，密封內(nèi)件運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，無卡澀，僅發(fā)現(xiàn)梳齒密封靠出口管一側(cè)水平方向有偏磨。

(8) 球面軸承底座變形、過盈量過大或不足。該因素易造成軸瓦變形、抖動(dòng)及自調(diào)心功能失效。

(9) 從機(jī)座與軸承座獨(dú)立設(shè)計(jì)制作，以及軸瓦偏磨、干氣密封梳齒偏磨的現(xiàn)象看，機(jī)座可能受出口管熱膨脹應(yīng)力影響，機(jī)座偏移軸承中心的可能性較大。

綜合以上分析，振動(dòng)產(chǎn)生的主要影響因素包括以下方面：①轉(zhuǎn)子結(jié)垢破壞轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。②轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡被破壞后，造成軸瓦、口環(huán)、梳齒碰摩。③管道熱膨脹應(yīng)力造成機(jī)座中心與軸承中心偏移而產(chǎn)生碰摩。④機(jī)組安裝誤差或熱膨脹變形導(dǎo)致碰摩振動(dòng)[3-4]。轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡破壞會(huì)造成與軸瓦或口環(huán)、梳齒的碰摩，反之亦然，兩者是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的因素。

3 測(cè)試確認(rèn)及整改措施

(1) 使用頻譜分析儀對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，前后端軸承均出現(xiàn)占據(jù)較大分量的5倍、6倍、7倍、8倍、11倍高頻振動(dòng)，說明轉(zhuǎn)子存在軸瓦的碰摩現(xiàn)象，并伴隨著軸承損壞的可能。離心風(fēng)機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承H方向振動(dòng)頻率測(cè)試結(jié)果及振動(dòng)時(shí)域圖分別見表1和圖1。

表1 離心風(fēng)機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承H方向振動(dòng)頻率測(cè)試結(jié)果

圖1 離心風(fēng)機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承H方向振動(dòng)時(shí)域圖

(2) 在機(jī)座四角位置依次架設(shè)8塊百分表，測(cè)量啟動(dòng)前后各點(diǎn)的位移變化，發(fā)現(xiàn)開機(jī)8 h后，位于機(jī)座左旋180°方向(西)位移0.25 mm，這說明轉(zhuǎn)子軸承中心已偏離，因此導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與軸瓦碰摩。

(3) 將非驅(qū)動(dòng)端軸承底座加墊0.40 mm的鋼皮，將轉(zhuǎn)子水平度調(diào)整至0.05 mm/m以內(nèi)。

(4) 經(jīng)拆檢出口管的橫向型大拉桿膨脹節(jié)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)流筒與波紋管之間堵滿積垢，從而導(dǎo)致膨脹節(jié)失效。為消除管道對(duì)機(jī)座影響，在機(jī)座四角加安頂緊螺栓并鎖緊，確保機(jī)座不偏移；將風(fēng)機(jī)出口管道固定支撐改為可滑移支撐，以消除管道膨脹應(yīng)力，保證機(jī)座不受管道熱應(yīng)力被頂偏。

(5) 經(jīng)壓鉛法檢測(cè)球面瓦底座接觸面積與過盈量，接觸面積均大于70%，驅(qū)動(dòng)端瓦背加墊鋼墊，過盈量控制在0～0.02 mm；非驅(qū)動(dòng)端加鋼墊后，過盈量控制在0.01～0.04 mm，確保瓦座不抖動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過大修后，離心風(fēng)機(jī)的振動(dòng)得到有效控制，開機(jī)振動(dòng)值保持在0.12 mm/s，機(jī)組與裝置的運(yùn)行周期得到了大幅提升。從上述對(duì)故障原因的分析可知，機(jī)座受管道熱應(yīng)力偏移軸承中心是主要原因，葉輪積垢破壞動(dòng)平衡且造成碰摩是次要原因。當(dāng)遇到影響因素較多的故障時(shí)，需采用各種方法如正交法、篩選法、歸納推理等進(jìn)行研究分析，逐一梳理可能存在的原因以及各因素之間的關(guān)系，從而確定出主次要影響因素，最終找到解決問題的辦法。