冷氣風(fēng)機(jī)振動(dòng)高分析與研究

王洪征

摘 要：本文以三聚氰胺常壓淬冷法裝置中關(guān)鍵設(shè)備冷氣風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，首先分析冷氣風(fēng)機(jī)的工作機(jī)理，然后探討其振動(dòng)高，找出影響因素，最后從設(shè)備、工藝和管理三方面提出相關(guān)解決辦法及預(yù)防措施，以保證冷氣風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：冷氣風(fēng)機(jī);振動(dòng);三聚氰胺

中圖分類號(hào)：TH43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2019）16-0079-03

Abstract： In this paper， the key equipment of melamine atmospheric pressure quenching device， air-conditioning fan， was taken as the research object. Firstly， the working mechanism of air-conditioning fan was analyzed， then the high vibration of air-conditioning fan was discussed， and the influencing factors were found out. Finally， relevant solutions and preventive measures were put forward from three aspects of equipment， technology and management to ensure the stable operation of air-conditioning fan.

Keywords： air-conditioning fan;vibration;Melamine

1 三聚氰胺生產(chǎn)流程概述

重慶建峰化工有限公司年產(chǎn)3萬t三聚氰胺常壓法裝置采用國產(chǎn)生產(chǎn)工藝，采用熔融液體尿素，通過濃縮系統(tǒng)、液尿系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、道生冷凝系統(tǒng)、熱氣分離系統(tǒng)、熱氣過濾系統(tǒng)和結(jié)晶系統(tǒng)等一系列相關(guān)工序，最終得到三聚氰胺產(chǎn)品。

2 冷氣風(fēng)機(jī)及其作用

2.1 冷氣風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)介

三聚氰胺二期裝置冷氣風(fēng)機(jī)主要包括雙吸入式離心風(fēng)機(jī)、齒輪箱、異步電動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸器;輔助設(shè)備主要包括潤滑油站、高位油箱、主風(fēng)機(jī)進(jìn)出口閥組和防喘閥組。

210℃的工藝氣體，含氨67%、二氧化碳33%混合氣體經(jīng)成品旋風(fēng)進(jìn)入主風(fēng)機(jī)入口閥，經(jīng)壓縮至0.120MPa（絕壓），進(jìn)入液尿洗滌塔洗滌冷卻至135～140℃后分三路：一路經(jīng)載氣旋風(fēng)分離后進(jìn)入載氣壓縮機(jī)，為系統(tǒng)提供載氣;一路經(jīng)冷氣旋風(fēng)分離后至結(jié)晶器，為結(jié)晶器提供結(jié)晶冷氣;一路經(jīng)尾氣管線，經(jīng)PV2114控制，送至高位吸氨器。

2.2 冷氣風(fēng)機(jī)作用

冷氣風(fēng)機(jī)的主要作用是控制結(jié)晶器的溫度，保證三聚氰胺產(chǎn)品順利產(chǎn)出;同時(shí)，維持工藝氣正常流動(dòng)，也可以將熱量傳遞至尿洗塔蒸發(fā)器副產(chǎn)蒸汽，保證系統(tǒng)得穩(wěn)定運(yùn)行。

3 風(fēng)機(jī)振動(dòng)原因分析與排查

3.1 風(fēng)機(jī)振動(dòng)的一般原因

引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因大同小異，一般有以下幾種。

①設(shè)計(jì)原因。風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)與工藝條件不匹配，易使轉(zhuǎn)速接近臨界轉(zhuǎn)速區(qū)。

②制造原因。零部件精度不夠，材質(zhì)不良，剛性不足，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不符合技術(shù)要求。

③安裝、維修原因。安裝精度不達(dá)標(biāo);未按規(guī)程檢修;基礎(chǔ)或機(jī)座的剛性不夠或不牢，基礎(chǔ)鋼板薄弱、墊鐵松動(dòng)、位移、地腳螺栓松動(dòng)等;聯(lián)軸器中心找正誤差引起振動(dòng);軸承安裝傾斜。

④操作運(yùn)行原因。工藝條件突變，如溫度、壓力、負(fù)荷、流量偏離設(shè)計(jì)值，風(fēng)機(jī)常在超轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下運(yùn)行，改變了風(fēng)機(jī)的工作特性;外部運(yùn)行環(huán)境的影響，如停電、原材料的中斷等;潤滑不良，局部溫差大;轉(zhuǎn)子結(jié)垢或損壞;開停車操作不當(dāng)，在臨界區(qū)停留時(shí)間較長;維護(hù)方面，未按操作規(guī)程操作，長時(shí)間在高振動(dòng)區(qū)運(yùn)行等。

⑤機(jī)器老化原因。設(shè)備都有一定的使用壽命，達(dá)到一定年限后，設(shè)備性能降低。長時(shí)間運(yùn)行，轉(zhuǎn)子撓性增大，動(dòng)平衡劣化;轉(zhuǎn)子局部損壞、脫落或產(chǎn)生裂紋;零部件的磨損和腐蝕;配合面受力劣化，產(chǎn)生過盈不足或松動(dòng)等，破壞了精度和配合性質(zhì);風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉降，機(jī)器殼體變形[1]，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況差及維護(hù)方面不到位等。

⑥電氣方面的缺陷引起的振動(dòng)。電氣氣隙不均引起的電磁振動(dòng)，定子三相磁場(chǎng)不對(duì)稱，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體故障，定子鐵心或定子線圈松動(dòng)[2]。

3.2 影響因素分析與排查

根據(jù)上述風(fēng)機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的原因，再結(jié)合本單位的實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)影響因素進(jìn)行分析與排查，并確定最主要的影響因素。

從設(shè)計(jì)上看，裝置雖然存在一定的設(shè)計(jì)缺陷，但不影響其運(yùn)行;從制造上看，歷時(shí)六年，未出現(xiàn)因材質(zhì)或者技術(shù)方面而引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)的變化;安裝維修方面引起振動(dòng)變化的情況極少;也未出現(xiàn)因機(jī)器老化和電氣方面的缺陷而引起振動(dòng)變化。主要是操作運(yùn)行的原因引起振動(dòng)變化的次數(shù)居多，下面將作具體說明。

3.2.1 運(yùn)行條件。對(duì)常壓法三聚氰胺來說，能引起冷氣風(fēng)機(jī)振動(dòng)變化的運(yùn)行條件有以下幾方面：系統(tǒng)負(fù)荷變化、系統(tǒng)溫度變化、系統(tǒng)壓力變化、出料系統(tǒng)故障、反吹壓力和潤滑系統(tǒng)等。

3.2.1.1 負(fù)荷的變化。裝置運(yùn)行時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到各種突發(fā)情況，導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)，系統(tǒng)負(fù)荷的波動(dòng)與冷氣風(fēng)機(jī)的振動(dòng)關(guān)系如圖1所示。

注：VI201X和VI201Y分別是近端水平x和垂直y方向的振動(dòng);VI202X和VI202Y分別是遠(yuǎn)端水平x和垂直y方向振動(dòng)值（下同）。

從圖1可以看出，9月28日前，負(fù)荷穩(wěn)定，振動(dòng)小幅波動(dòng)，變化不大;9月29日至10月22日，負(fù)荷的變化均引起了振動(dòng)的突變，振動(dòng)高達(dá)100μm。

3.2.1.2 出料系統(tǒng)故障。出料系統(tǒng)故障最常見的就是破料封，料封長時(shí)間封不住，首先會(huì)導(dǎo)致工藝氣外泄至包裝，使包裝人員無法作業(yè);其次，造成冷氣風(fēng)機(jī)進(jìn)口氣量不均，使振動(dòng)上升。料封破與振動(dòng)的關(guān)系如圖2所示。

料封破最明顯的表現(xiàn)是C2105電流下降。從圖2可以看出，6月25日，料封破，造成振動(dòng)急劇上升。

以上兩種情況會(huì)影響冷氣風(fēng)機(jī)的振動(dòng)，那么影響程度如何呢？為此，筆者對(duì)2016年7月14日至2018年10月23日冷氣風(fēng)機(jī)最大振動(dòng)值與負(fù)荷、料封破之間的變化情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

從表1可以看出正常生產(chǎn)中，冷氣風(fēng)機(jī)最大振動(dòng)值變化情況與負(fù)荷、料封之間的關(guān)聯(lián)情況。其中，負(fù)荷變化引起的風(fēng)機(jī)變化占比10/14=71.4%;料封3/14=21.4%;其他7.2%?？梢?，正常生產(chǎn)時(shí)，負(fù)荷與料封情況引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)值變化共占92.8%，此兩項(xiàng)是引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)值變化的主要因素。

3.2.1.3 其他影響因素。系統(tǒng)溫度、壓力的變化對(duì)冷氣風(fēng)機(jī)的振動(dòng)影響極小。反吹壓力、潤滑系統(tǒng)偶爾會(huì)對(duì)冷氣風(fēng)機(jī)的振動(dòng)產(chǎn)生影響，但次數(shù)較少。由于三聚氰胺二期生產(chǎn)工藝特性，在正常運(yùn)行時(shí)，物料易附著在轉(zhuǎn)子上，引起轉(zhuǎn)子不平衡，風(fēng)機(jī)振動(dòng)值逐漸上升，隨著裝置運(yùn)行周期越來越長，風(fēng)機(jī)的這種不平衡狀態(tài)逐漸加劇;同時(shí)，二期裝置每年將進(jìn)行多次過濾器切換，切換時(shí)系統(tǒng)溫度逐漸降低，多次出現(xiàn)因設(shè)備、管道內(nèi)壁上的結(jié)晶脫落后卡在風(fēng)機(jī)葉輪上的現(xiàn)象，造成風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)值過高，需要多次才能通過臨界轉(zhuǎn)速。

3.2.2 運(yùn)行維護(hù)

3.2.2.1 冷氣風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不夠。冷氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，也可能會(huì)因風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)不匹配，導(dǎo)致氣流不平衡，從而引發(fā)風(fēng)機(jī)振動(dòng)。冷氣風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與振動(dòng)的關(guān)系如圖3所示。

3.2.2.2 未按操作規(guī)程執(zhí)行。例如，冷風(fēng)機(jī)停車時(shí)，未按操作規(guī)程進(jìn)行盤車;為了保證冷風(fēng)機(jī)長時(shí)間運(yùn)行，使其長時(shí)間在高振動(dòng)值處運(yùn)行;開停機(jī)頻繁以及冷風(fēng)機(jī)長時(shí)間未檢修，2012年3月開車至2017年6月29日發(fā)現(xiàn)冷氣風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲，期間在2016年開始出現(xiàn)大幅波動(dòng)且波動(dòng)程度較高，2017年12月份換軸。

4 解決措施及預(yù)防

4.1 設(shè)備方面

為了解決冷風(fēng)機(jī)振動(dòng)高帶來的不良影響，對(duì)冷氣風(fēng)機(jī)進(jìn)行了一系列改造。冷氣風(fēng)機(jī)振動(dòng)異常高始于2016年。為了防止振動(dòng)大跳車，增大了軸套間隙（0.5mm）1mm，但振動(dòng)依然高，然后又增加動(dòng)平衡塊5塊（小的有70g，大的有350g）。振動(dòng)有時(shí)還是高，于2017年6月29日對(duì)冷氣風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)冷氣風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲，在2017年12月份換軸運(yùn)行。為了預(yù)防振動(dòng)高，2018年7月29日，給冷氣風(fēng)機(jī)增加了一個(gè)8寸的旁路，對(duì)冷氣風(fēng)機(jī)的振動(dòng)沒有影響，只是起到了節(jié)能降耗的作用，比正常電流小10A。冷氣風(fēng)機(jī)維護(hù)方面增加了停車后電動(dòng)盤車裝置，減少溫度不平衡引起轉(zhuǎn)子彎曲。

4.2 工藝方面

維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)禁隨意升降負(fù)荷;升降負(fù)荷平穩(wěn)，嚴(yán)禁快速升降負(fù)荷;認(rèn)真操作出料系統(tǒng)，嚴(yán)禁破料封現(xiàn)象的發(fā)生;定期排污，防止水汽帶入系統(tǒng)，引起管道結(jié)晶;消缺時(shí)及時(shí)清理積料;開車前，把管道吹掃干凈。

4.3 管理方面

加強(qiáng)班組巡檢質(zhì)量管理;完善規(guī)范相關(guān)操作，優(yōu)化操作參數(shù);加強(qiáng)制度管理;加強(qiáng)對(duì)員工技能培訓(xùn)的管理;對(duì)重點(diǎn)裝置加裝攝像頭，重點(diǎn)監(jiān)控;重點(diǎn)設(shè)備設(shè)專人管理。

5 結(jié)語

常壓法三聚氰胺生產(chǎn)裝置，尤其是運(yùn)行到后期，負(fù)荷及出料系統(tǒng)的控制尤關(guān)重要，稍有波動(dòng)就會(huì)增加冷氣風(fēng)機(jī)因振動(dòng)而引發(fā)跳車的風(fēng)險(xiǎn)。為了，本廠采取穩(wěn)定系統(tǒng)負(fù)荷、控制出料系統(tǒng)及相關(guān)參數(shù)、嚴(yán)格按照風(fēng)機(jī)操作規(guī)程進(jìn)行操作等一系列措施，打破了以往的運(yùn)行記錄，并實(shí)現(xiàn)了二期常壓法裝置125d長周期運(yùn)行記錄。同時(shí)，為了減少風(fēng)機(jī)對(duì)系統(tǒng)的影響，追求更長周期的運(yùn)行，于2018年11月18日，利用消缺機(jī)會(huì)，整體更換了冷氣風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格技術(shù)參數(shù)未變。這最大限度地規(guī)避了負(fù)荷和破料封情況的影響，風(fēng)機(jī)波動(dòng)情況明顯減少。2019年6月退噴嘴操作，負(fù)荷從100%降至80%，用時(shí)8h緩慢降負(fù)荷，C2101沒出現(xiàn)振動(dòng)波動(dòng)情況。

參考文獻(xiàn)：

[1]李萬林，李武生.風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障原因分析及處理[J].Maintenance維修/技術(shù)，2014（2）：144-145.

[2]胡海波.風(fēng)機(jī)振動(dòng)和軸承溫度過高原因分析及對(duì)策[J].甘肅冶金，2012（3）：132-134.