高溫風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障及處理研究

郇宜鋒

（山東魯碧建材有限公司，山東萊蕪 271100）

1 高溫風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

高溫風(fēng)機(jī)屬于專門應(yīng)用在高溫作業(yè)場(chǎng)所的特種風(fēng)機(jī)，與傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)相比，應(yīng)用場(chǎng)地相對(duì)專一，工作環(huán)境溫度高，一般用于化工、冶煉、鍛壓、電力等領(lǐng)域，因此其本身必須具備耐高溫高壓、低阻力等特點(diǎn)，核心部分的風(fēng)機(jī)需要選擇耐高溫風(fēng)機(jī)，要求降溫效果可靠。以水泥廠高溫風(fēng)機(jī)為例，因?yàn)槠湫枰c回轉(zhuǎn)窯配合使用，結(jié)構(gòu)相對(duì)特殊，包括外殼、葉輪、軸承等，葉輪包括后盤、1個(gè)帶有進(jìn)口圈的前盤以及13個(gè)葉片，在易磨損部分采用堆焊耐磨材料；主軸能夠支撐葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)尼龍聯(lián)軸器與液力耦合器連接，由2個(gè)SKF自調(diào)心球面滾子軸承作為支撐，靠近電機(jī)驅(qū)動(dòng)端的是定位軸承，其滾道中心與軸承座中心保持一致，非驅(qū)動(dòng)端軸承采用的是非定位結(jié)構(gòu)，能夠有效抵消高溫環(huán)境下主軸產(chǎn)生的熱膨脹，保證風(fēng)機(jī)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

高溫風(fēng)機(jī)的使用溫度通常在（100～180）℃，輸送的氣體包括空氣或者不具備自然自爆和纏繞性、不具備腐蝕性、對(duì)人體無(wú)害的氣體，也可以對(duì)熱氣、蒸汽、煙氣等進(jìn)行輸送，不過(guò)這些氣體同樣必須滿足上述要求。輸送介質(zhì)的溫度不能超過(guò)額定溫度，氣體內(nèi)也不能存在粘性物質(zhì)，如果含有灰塵或者其他雜質(zhì)，則其顆粒不能超過(guò)150 mg/m3。當(dāng)含塵量較大時(shí)，要在風(fēng)機(jī)前設(shè)置相應(yīng)的除塵裝置，以降低進(jìn)入風(fēng)機(jī)的煙氣含塵量，保證風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。

2 高溫風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障原因及處理

2.1 灰塵聚集

高溫風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)節(jié)，中心部分葉輪高速旋轉(zhuǎn)，會(huì)吸引大量灰塵聚集。如果灰塵聚集過(guò)多，則當(dāng)高溫風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子將無(wú)法正常工作，從而引發(fā)動(dòng)靜平衡反應(yīng)異常，繼而導(dǎo)致中心葉片轉(zhuǎn)速失?；蛘吣p，造成振動(dòng)偏高。對(duì)此，需要重視高溫風(fēng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)工作，及時(shí)做好葉輪積灰和輪轂積灰的清理工作，然后通過(guò)動(dòng)平衡試驗(yàn)做好轉(zhuǎn)子校正，將檢測(cè)結(jié)果控制在0.1 mm/s，確保單倍轉(zhuǎn)速頻率能夠降到最低。

2.2 軸承故障

軸承故障是導(dǎo)致高溫風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的一個(gè)主要原因，相關(guān)研究表明，一旦軸承出現(xiàn)故障，則高溫風(fēng)機(jī)單倍頻或者多倍頻振幅會(huì)明顯增大。在軸承或者軸承箱故障初期，如果操作人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，或者沒有對(duì)其進(jìn)行有效初拉力，則高溫風(fēng)機(jī)一樣能夠保持正常運(yùn)行狀態(tài)，軸承在水平和垂直方向的振動(dòng)均值可以維持在3 mm/s以內(nèi)。但是如果繼續(xù)保持這樣的帶病運(yùn)行狀態(tài)，持續(xù)半個(gè)月到2個(gè)月，振動(dòng)幅度會(huì)突然增大，造成風(fēng)機(jī)內(nèi)部零件的嚴(yán)重?fù)p壞。因此，在對(duì)機(jī)身軸承進(jìn)行采購(gòu)時(shí)，應(yīng)該做好質(zhì)量與性能檢測(cè)。新軸承使用前也應(yīng)該檢查軸承結(jié)構(gòu)，看各部分是否存在缺陷。如果采用油煮法進(jìn)行軸承加熱，則應(yīng)避免軸承與油箱底部直接接觸，并將加熱溫度控制在（95～100）℃，保證加熱均勻，在達(dá)到預(yù)定加熱后取出擦凈，安裝到主軸上，確保高溫風(fēng)機(jī)正常使用。

2.3 配置問(wèn)題

不僅高溫風(fēng)機(jī)，普通風(fēng)機(jī)的振動(dòng)過(guò)程同樣需要依賴振動(dòng)設(shè)備，以20葉片的高溫風(fēng)機(jī)為例，包含1個(gè)可調(diào)動(dòng)葉和19個(gè)靜葉，振動(dòng)過(guò)程中，如果葉片轉(zhuǎn)速失常則可能引發(fā)振動(dòng)故障。同時(shí)，雖然高溫風(fēng)機(jī)本身惡劣條件的適應(yīng)性強(qiáng)，但是外部因素仍然會(huì)對(duì)其正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可以利用高溫水泥做好機(jī)身加固，消除機(jī)身不牢導(dǎo)致的振動(dòng)偏高現(xiàn)象。同時(shí)，維護(hù)人員應(yīng)該利用專業(yè)工具，對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子頻率及中心轉(zhuǎn)輪與電機(jī)同心度及時(shí)調(diào)整，避免中心轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)轉(zhuǎn)速失常問(wèn)題。調(diào)整完畢后，需要對(duì)機(jī)身地腳螺栓進(jìn)行緊固，保證機(jī)身底座與墊鐵牢固焊接。

3 實(shí)例分析

某水泥生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能為2000 t/d，產(chǎn)品質(zhì)量可靠。在生產(chǎn)過(guò)程中，高溫風(fēng)機(jī)存在振動(dòng)過(guò)大的情況，尤其是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到800 r/min以上時(shí)，風(fēng)機(jī)振動(dòng)明顯增加，嚴(yán)重影響設(shè)備安全運(yùn)行，制約產(chǎn)能增長(zhǎng)。2016年3月，日常巡檢中發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)出口下放基礎(chǔ)位置出現(xiàn)開裂現(xiàn)象（圖1），從保證生產(chǎn)安全的角度，只能降低高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。企業(yè)與生產(chǎn)廠的技術(shù)人員共同檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)主要是煙氣中的氯、硫等物質(zhì)在風(fēng)機(jī)風(fēng)葉上凝固成硬殼，從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)。同年7月，在利用干排電石渣替代部分石灰石配料后，振動(dòng)進(jìn)一步加劇。測(cè)量結(jié)果顯示，風(fēng)機(jī)軸自由端軸承座在水平方向的振動(dòng)速度達(dá)到14 mm/s，垂直方向振動(dòng)值12 mm/s，而且自由端軸承座地腳螺栓有一條斷裂，只能進(jìn)行停窯處理。2017年2月，余熱發(fā)電鍋爐投運(yùn)，在利用余熱發(fā)電的同時(shí)，使得進(jìn)入高溫風(fēng)機(jī)的煙氣溫度降低到220℃，振動(dòng)現(xiàn)象得到一定緩解。

圖1 風(fēng)機(jī)出口基礎(chǔ)開裂

3.1 原因分析

對(duì)高溫風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的原因進(jìn)行分析，主要是因?yàn)闊煔庵械牧?、氯、堿等成分在風(fēng)機(jī)葉片上聚集、粘結(jié)成硬片，導(dǎo)致風(fēng)葉在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)異常，進(jìn)而影響液力耦合器輸出側(cè)出現(xiàn)振動(dòng)。借鑒其他企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，在風(fēng)機(jī)外殼適當(dāng)位置焊接鋼管，以壓縮空氣對(duì)風(fēng)葉進(jìn)行噴吹，避免上述物質(zhì)在葉片的聚集，但效果并不理想；嘗試從進(jìn)風(fēng)口定期向風(fēng)機(jī)添加熟料小顆粒來(lái)清除葉片上的結(jié)垢，效果不佳。每年設(shè)備大修期，均要求風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家對(duì)高溫風(fēng)機(jī)振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行解決，但是因?yàn)檎駝?dòng)并非設(shè)備本身因素導(dǎo)致，無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。基于此，在2017年大修時(shí)，企業(yè)技術(shù)人員在充分分析該設(shè)備運(yùn)行狀況的情況下，重新計(jì)算其基礎(chǔ)荷載，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致高溫風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的原因除了有害成分積垢外，還包括基礎(chǔ)配重不足的問(wèn)題，因此，重新對(duì)高溫風(fēng)機(jī)動(dòng)荷載進(jìn)行計(jì)算，確保其能夠滿足設(shè)計(jì)要求。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 理論計(jì)算動(dòng)荷載

3.2 故障處理

對(duì)故障分析發(fā)現(xiàn)，雖然理論計(jì)算得到的動(dòng)荷載能夠滿足設(shè)計(jì)要求，但是從實(shí)際生產(chǎn)狀況分析，預(yù)熱器出口排出的煙氣不僅溫度高、煙塵含量高，而且容易引發(fā)結(jié)皮問(wèn)題，高溫風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況相當(dāng)惡劣。因此，進(jìn)行高溫風(fēng)機(jī)大修時(shí)，需要適當(dāng)增加風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的混凝土配重。只增加風(fēng)機(jī)軸自由端基礎(chǔ)配重而不增加電機(jī)端配重的主要原因是，電機(jī)端存在電機(jī)和液力耦合器基礎(chǔ)與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)連接，而自由端只存在軸承座和輔傳基礎(chǔ)，因此容易導(dǎo)致水平方向上的振動(dòng)值偏高。需要注意的是，基礎(chǔ)配置的增加僅在依0.00以下，依0.00以上保持與地面平齊，需要用60 t的混凝土，鋪設(shè)體積24 m3。完成開機(jī)投料操作后，對(duì)高溫風(fēng)機(jī)振動(dòng)值進(jìn)行在線檢測(cè)，風(fēng)機(jī)軸自由端軸承座在水平方向的振動(dòng)速度有效值為（4依2）mm/s，最大值臆8 mm/s，電動(dòng)機(jī)端軸承座水平方向振動(dòng)速度有效值為（3依2）mm/s。對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)增重處理后，振動(dòng)值基本保持正常，高溫風(fēng)機(jī)的振動(dòng)故障得到有效解決。中控儀表記錄的高溫風(fēng)機(jī)振動(dòng)值如表2所示。

表2 中控儀表記錄振動(dòng)數(shù)值mm/s

4 結(jié)語(yǔ)

受各種因素影響，高溫風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)振動(dòng)異常情況，如果得不到及時(shí)處理，輕則導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行效率下降，重則引發(fā)相應(yīng)安全隱患、導(dǎo)致生產(chǎn)停止。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該做好高溫風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況的分析，找出導(dǎo)致振動(dòng)故障的主要原因，采取切實(shí)可行的措施和方法來(lái)處理故障，保證高溫風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，提高生產(chǎn)效率。