風(fēng)機(jī)振動(dòng)分析的誤區(qū)及治理
摘 要:L3N 3575.04.84 DBL6T型燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī),按計(jì)劃停機(jī)檢修發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端風(fēng)機(jī)軸瓦損壞,更換后對(duì)中找正,風(fēng)機(jī)無(wú)法正常啟動(dòng)。葉輪動(dòng)平衡后啟動(dòng)風(fēng)機(jī),振動(dòng)正常,7-8h后振動(dòng)急劇上升。經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整風(fēng)門和廢氣溫度,42h后又恢復(fù)正常。又運(yùn)行五個(gè)月再次計(jì)劃?rùn)z修吹掃葉輪、緊固軸承座螺打后,多次啟車均因振速高跳閘。再進(jìn)行動(dòng)平衡,啟動(dòng)風(fēng)機(jī)振速正常,運(yùn)行7-8h后振速急劇上升,不斷調(diào)整風(fēng)門和廢氣溫度后,又自動(dòng)恢復(fù)正常。這一現(xiàn)象如何解釋呢?從對(duì)中找正、動(dòng)平衡、聯(lián)軸器端面間隙調(diào)整的誤區(qū)中可找到答案。
關(guān)鍵詞:風(fēng)機(jī) 對(duì)中 動(dòng)平衡 振動(dòng)分析 誤區(qū)
風(fēng)機(jī)型號(hào)L3N 3575.04.84 DBL.6T,英國(guó)豪頓公司2003年制造,用于燒結(jié)廢氣處理,葉輪直徑3718mm,重量615kg,轉(zhuǎn)速1000r/min,雙側(cè)進(jìn)氣方式,軸承為直徑254mm滑動(dòng)軸承。電機(jī)型號(hào)1DE5907-6HC60-Z,西門子產(chǎn)6500kW, 6kV 50Hz,轉(zhuǎn)速1000r/min。彈性限定端浮動(dòng)聯(lián)軸器,浮動(dòng)范圍±3.Omm。
一、對(duì)中找正的誤區(qū)
1.檢修操作過(guò)程
風(fēng)機(jī)非驅(qū)動(dòng)端,更換了新軸瓦,由于新瓦與舊瓦的尺寸不同,風(fēng)機(jī)和電機(jī)對(duì)中不良,主軸水平度0.17mm/m,非驅(qū)動(dòng)端稍高。將軸承座地腳螺栓全部緊一遍,重新對(duì)中,結(jié)果良好。電機(jī)稍高O.Olmm,風(fēng)機(jī)試運(yùn)行,振動(dòng)值較大。
2.分析
在風(fēng)機(jī)停機(jī)后不久的熱狀態(tài)下找正,風(fēng)機(jī)葉輪降溫慢,電機(jī)轉(zhuǎn)子降溫快,引起電機(jī)、風(fēng)機(jī)兩個(gè)軸承座出現(xiàn)溫差。由于熱膨脹的原因,電機(jī)與風(fēng)機(jī)中心變化不同,造成數(shù)據(jù)失真,出現(xiàn)找正錯(cuò)誤。計(jì)算如下:[1][2]
(1)電機(jī)中心線由于熱膨脹的變化量L1
L1=H1Δt1α=900×20×11×10-6=0.198mm
式中 H1—電機(jī)驅(qū)動(dòng)端中心線高900mm
△t1—找正時(shí)與外界溫差為10℃
α—鑄鐵的膨脹系數(shù)11×10-6(1/℃)
(2)風(fēng)機(jī)中心由于熱膨脹的變化量L2
L2=H2Δt2α=790×40×11×10-6=0.348mm
式中 H2—風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端中心線高790mm
Δt2—找正時(shí)與外界溫差為40℃
α—鑄鐵的膨脹系數(shù)11×10-6 (1/℃ )
(3)由于熱膨脹兩中心線變化量之差
ΔL=L1-L2=0.198-0.348=-0.15mm
由計(jì)算可知,找正數(shù)據(jù)存在0. 15mm的誤差。
3.處理
待風(fēng)機(jī)和電機(jī)自然冷卻重新找正,電機(jī)北側(cè)兩地腳各去墊片0.66mm,南側(cè)各去墊片0.35mm。對(duì)中結(jié)果:電機(jī)低0.02mm,偏東0.025mm,下開(kāi)口處0.015mm,西開(kāi)口處0. 035mm。開(kāi)車后運(yùn)行正常??梢?jiàn)分析正確,第一次在熱狀態(tài)下找正確實(shí)存在誤差。
二、動(dòng)平衡誤區(qū)
1.動(dòng)平衡測(cè)量
請(qǐng)動(dòng)平衡專家進(jìn)行測(cè)量,測(cè)得振動(dòng)速度4. 9mm/s。風(fēng)門開(kāi)度26%時(shí)振動(dòng)速度及不平衡分量相位:風(fēng)機(jī)非驅(qū)動(dòng)端3.12mm/s,相位197°,驅(qū)動(dòng)端2. 42mm/s,相位144°。風(fēng)門開(kāi)度56%時(shí)振動(dòng)速度及不平衡分量相位:風(fēng)機(jī)非驅(qū)動(dòng)端4.69mm/s,相位156°,驅(qū)動(dòng)端4.63mm/s,相位149°。專家確認(rèn)轉(zhuǎn)子失衡,在線進(jìn)行動(dòng)平衡。
2.啟車運(yùn)行
動(dòng)平衡后啟車,設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),振動(dòng)速度都在1.Omm/s以下,廢氣溫度保持在150-190℃之間(工藝原因廢氣溫度降不到150℃以下)。設(shè)備運(yùn)行了18h后,振動(dòng)值逐漸增大,又運(yùn)行34h,振動(dòng)值接近報(bào)警停機(jī)值。此時(shí)測(cè)量風(fēng)機(jī)振動(dòng)速度:非驅(qū)動(dòng)端5.6mm/s相位-21°;驅(qū)動(dòng)端5.3mm/s相位-32°。
3.分析
燒結(jié)工況變化引起廢氣溫度過(guò)高,造成葉輪轉(zhuǎn)子剛性下降,轉(zhuǎn)動(dòng)特性發(fā)生變化。而且轉(zhuǎn)子重量大、離心力大,出現(xiàn)熱彎曲不平衡;葉輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜,轉(zhuǎn)子流道內(nèi)有用螺絲緊固的耐磨襯板等非焊接結(jié)構(gòu),葉輪轉(zhuǎn)子在瞬時(shí)高溫下出現(xiàn)膨脹。螺絲緊固結(jié)構(gòu)存在緊固力不均勻性,葉輪受到不均勻應(yīng)力的作用,出現(xiàn)不均勻膨脹,導(dǎo)致不平衡;做動(dòng)平衡糾正了瞬時(shí)高溫引起的輕微彎曲不平衡和不均勻膨脹引起的不平衡,啟車后18h內(nèi)設(shè)備運(yùn)行很平穩(wěn),但由于葉輪溫度在150-190℃之間,有低溫時(shí)效(150-250℃)的特性,轉(zhuǎn)子中殘余的彎曲應(yīng)力和不均勻膨脹引起的應(yīng)力釋放,轉(zhuǎn)子恢復(fù)原始狀態(tài),導(dǎo)致新的不平衡。
4.處理
去掉平衡塊啟車,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。事實(shí)表明,轉(zhuǎn)子內(nèi)殘余的熱應(yīng)力及不均勻膨脹應(yīng)力會(huì)引起轉(zhuǎn)子不平衡,由于鋼的低溫時(shí)效特性,燒結(jié)抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子在生產(chǎn)溫度下會(huì)逐漸釋放這些應(yīng)力。萊鋼另一燒結(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子也出現(xiàn)過(guò)類似情況,即風(fēng)機(jī)新?lián)Q上一個(gè)庫(kù)存一年多的轉(zhuǎn)子后,振動(dòng)很大,于是做在線動(dòng)平衡,風(fēng)機(jī)啟車時(shí)運(yùn)行正常,運(yùn)行一天后,振動(dòng)逐漸增大。做動(dòng)平衡測(cè)試,發(fā)現(xiàn)不平衡量相位和做動(dòng)平衡所加試塊相位恰好相反,停車去掉試塊,設(shè)備運(yùn)行正常。這一實(shí)例也證實(shí)了以上觀點(diǎn)的正確性。
三、聯(lián)軸器端面間隙調(diào)整的誤區(qū)
1.檢修存在誤區(qū)
在另外一次檢修中,對(duì)主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)檢查:測(cè)對(duì)中、做動(dòng)平衡、清葉輪(均勻清除灰塵約300g)、測(cè)入口錐、復(fù)測(cè)軸瓦間隙、拆檢軸瓦、修碳環(huán)、測(cè)主軸水平度等。兩天后試機(jī),風(fēng)機(jī)振動(dòng)最大點(diǎn)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)端,振速為4mm/s(3.5mm/s報(bào)警)。從檢測(cè)儀器看,電機(jī)、風(fēng)機(jī)一倍頻都較大,認(rèn)為風(fēng)機(jī)存在不平衡量。于是做動(dòng)平衡,總共加試塊十多次,無(wú)論是冷態(tài)還是熱態(tài),振動(dòng)一直很大,不平衡量相位漂移,無(wú)法捕捉,動(dòng)不平衡量無(wú)法校正。
2.分析[3]
復(fù)測(cè)風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器端面間隙2.2mm,原始安裝數(shù)據(jù)為3mm,圖紙要求也是3mm,本次檢修數(shù)據(jù)比原始安裝數(shù)據(jù)小。軸承座地腳,止推裝置都沒(méi)有變化,數(shù)據(jù)變化是如何發(fā)生的呢?
(1)設(shè)備安裝時(shí)環(huán)境溫度為30℃,本次檢修時(shí)環(huán)境溫度為18℃,相差12℃。環(huán)境溫度差引起軸、機(jī)座、風(fēng)機(jī)殼、電機(jī)殼等一系列的熱脹冷縮,引起聯(lián)軸器端面間隙變化。
(2)查看設(shè)備設(shè)計(jì)說(shuō)明時(shí),發(fā)現(xiàn)上面注明,機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(環(huán)境溫度0℃)設(shè)計(jì),聯(lián)軸器端面間隙3mm。據(jù)此可以看出聯(lián)軸器安裝數(shù)據(jù)存在問(wèn)題。
(3)由測(cè)量數(shù)據(jù)看,電機(jī)水平度不好,北高南低,運(yùn)行后有向南滑動(dòng)的趨勢(shì)。當(dāng)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)不均勻熱脹冷縮或是工況變化時(shí),電機(jī)自動(dòng)對(duì)中過(guò)程中,出現(xiàn)軸向竄動(dòng)。并且聯(lián)軸器端面間隙小發(fā)生碰撞,引起軸向振動(dòng)加大。當(dāng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后,軸向竄動(dòng)消失,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。振動(dòng)較大時(shí),電機(jī)會(huì)出現(xiàn)軸向竄動(dòng),此時(shí)測(cè)量電機(jī)、風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端的軸向振動(dòng)值為徑向振動(dòng)值的兩倍左右。
3.處理
根據(jù)分析,調(diào)整電機(jī)水平及聯(lián)軸器端面間隙后啟車,設(shè)備運(yùn)行正常。萊鋼同機(jī)型燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)從安裝后,直接啟車總是振動(dòng)大,要將風(fēng)機(jī)向遠(yuǎn)離聯(lián)軸器的方向頂開(kāi),才能正常啟車,一直找不到原因,從這臺(tái)主抽風(fēng)機(jī)檢修分析來(lái)看,可能也存在聯(lián)軸器端面間隙小的問(wèn)題。
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