天鐵1#電動鼓風(fēng)機齒輪箱振動波動原因探討

郭淑舫（天津天鐵冶金集團動力廠，河北涉縣056404）

天鐵1#電動鼓風(fēng)機齒輪箱振動波動原因探討

郭淑舫
（天津天鐵冶金集團動力廠，河北涉縣056404）

針對天鐵動力廠1#電動鼓風(fēng)機齒輪箱振動波動故障，分析出其產(chǎn)生原因包括振動檢測裝置的測振帶狹窄、振動固定座不規(guī)范、振動監(jiān)測裝置的振動傳感器選型有誤等。結(jié)合電動鼓風(fēng)機工作現(xiàn)狀，制定出相應(yīng)的解決方案，解決了電動鼓風(fēng)機齒輪箱振動波動的問題，保障了機組安全平穩(wěn)運行。

電動鼓風(fēng)機；齒輪箱；振動；測振帶；振動傳感器；固定座

1 引言

天鐵集團動力廠1#電動鼓風(fēng)機為6#高爐供風(fēng)。機組由電機、增速齒輪箱、全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機、控制系統(tǒng)等組成。將電機產(chǎn)生的動能通過增速齒輪箱增速，使其轉(zhuǎn)速達到軸流壓縮機的額定轉(zhuǎn)速，滿足機組正常運行。齒輪箱的核心部件是齒輪，齒輪嚙合剛度是反映其工作性能的重要指標(biāo)，嚙合剛度大小通過齒輪運作過程中所產(chǎn)生的振動信號情況得以反映。1#電動鼓風(fēng)機組的齒輪箱共有4個振動測點，高速側(cè)A、高速側(cè)B、低速側(cè)A和低速側(cè)B。運行中，齒輪箱低速側(cè)A振動測點的振動幅值出現(xiàn)明顯的大幅度波動，振動幅值已超過報警值，嚴(yán)重影響了機組的安全平穩(wěn)運行。針對以上現(xiàn)象，對齒輪箱振動波動情況進行分析，從齒輪箱的機械、工藝和振動檢測、監(jiān)測裝置等多方面進行綜合考慮，詳細分析出齒輪箱振動波動的原因，明確機組不存在實質(zhì)性振動問題，保證了機組的運行周期，確保了高爐供風(fēng)。

2 測振原理

1#電動鼓風(fēng)機齒輪箱振動檢測系統(tǒng)采用本特利3300系列，并配備本特利3500在線振動監(jiān)測系統(tǒng)，加強對電動鼓風(fēng)機系統(tǒng)振動、位移的保護。傳感器系統(tǒng)由3300 XL 5 mm電渦流傳感器探頭、3300 XL 4．5 m延伸電纜、3300 XL前置器及控制電纜組成，振動值輸出和探頭端部與被測導(dǎo)體表面之間距離的電壓信號成正比。當(dāng)傳感器接通電源時，在前置器內(nèi)會產(chǎn)生一個高頻電流信號，該信號通過電纜送到探頭的頭部，在傳感器探頭頭部周圍產(chǎn)生交變磁場，電渦流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場會阻止高頻交變磁場的變化，探頭越接近，即表明轉(zhuǎn)子與探頭之間的間隙越小，感應(yīng)電流就越大，而線圈的電感量就越小，因此只要測出間隙電壓的變化，就可知道轉(zhuǎn)子與探頭的間隙變化，通過測量間隙電壓的大小及監(jiān)測間隙電壓變化情況來反映齒輪箱工作性能。

3 故障現(xiàn)象及原因分析

3．1 故障現(xiàn)象

齒輪箱4個振動傳感探頭器固定安裝在齒輪箱箱體上，機組由冷態(tài)到熱態(tài)時軸會有一定的串動量。為了保證機組運行時振動測量的準(zhǔn)確性，在機組冷態(tài)時將4個振動測點的間隙電壓均調(diào)整為10．0 V。齒輪箱振動正常值為15 μm，報警值為80 μm，停機值為160 μm。機組正常運行后，測得齒輪箱振動測點的間隙電壓分別為高速側(cè)A 8．3V、B 8．9 V，低速側(cè)B 7．9 V、A 14．5 V左右。振動高速側(cè)A、B，低速B振動值波動范圍在10 μm以內(nèi)，低速側(cè)A振動大幅波動，波動值最高達到65 μm，一度達到振動報警值，振動趨勢曲線見圖1。

圖1 機組運行時振動趨勢圖

3．2 原因分析

齒輪箱作為傳動系統(tǒng)，是電動鼓風(fēng)機正常運行的重要機械部件之一，起到動力傳輸?shù)淖饔?，同時承受由電機和壓縮機引入的外部激勵和齒輪箱自身齒輪傳動誤差，以及嚙合沖擊所引起的內(nèi)部激勵。齒輪箱產(chǎn)生振動有以下幾個方面原因：

（1）齒輪箱機械原因產(chǎn)生振動。齒輪箱振動受軸、齒輪、軸承、等多種振動的影響。齒輪偏心、齒距偏差和齒形誤差都會影響齒輪的工作性能，嚙合時產(chǎn)生沖擊引起較大的振動和噪聲；潤滑不良會加劇磨損，使軸承游隙增大，降低軸承運轉(zhuǎn)精度，降低齒輪箱的運動精度，增大齒輪箱振動水平，從而使得振動信號變強。

（2）機組安裝精度對齒輪箱振動的影響。如軸系中心偏差大會直接影響齒輪箱的振動。

（3）齒輪箱振動測量系統(tǒng)。齒輪箱振動測量系統(tǒng)包括檢測裝置和監(jiān)測裝置。檢測系統(tǒng)由測振固定座、測振帶、振動傳感器探頭、延伸電纜、前置器、控制電纜組成。測振固定座對稱性差、測振帶位置不準(zhǔn)確、傳感器探頭不合適、延伸電纜及前置器不匹配、控制電纜線路故障等都會導(dǎo)致振動測量不準(zhǔn)確。監(jiān)測系統(tǒng)為本特利3500在線振動監(jiān)測保護系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場與操作室之間的無障礙數(shù)據(jù)傳輸，對現(xiàn)場使用的振動傳感器組態(tài)參數(shù)，如振動傳感器型號、規(guī)格、電壓、報警值等的設(shè)置，以及組態(tài)錯誤等會影響振動系統(tǒng)的監(jiān)測精度。

3．3 分析過程

（1）通過對齒輪箱現(xiàn)場測振檢測，進行頻譜分析，檢測結(jié)果正常，進而對齒輪箱進行全面解體檢查。通過現(xiàn)場仔細查看，發(fā)現(xiàn)齒輪箱齒面光滑，平整，沒有磨損、點蝕、剝落、劃痕、裂紋等現(xiàn)象，齒距規(guī)整，齒形規(guī)范；通過多次測量，齒輪嚙合間隙、軸瓦間隙均在合格范圍內(nèi)。因此，齒輪箱機械方面導(dǎo)致振動波動的原因排除。

（2）對軸系中心點重新進行了測量找正。為了提高軸系中心找正數(shù)據(jù)的測量精度，專門制作了找正工具。拆除齒輪箱兩側(cè)聯(lián)軸器，將壓縮機、齒輪箱、電機解列。首先找正壓縮機側(cè)。利用找正工具將壓縮機和齒輪箱聯(lián)通，在兩個設(shè)備的水平方向和垂直方向上分別安裝百分表。手動盤車，觀察百分表讀數(shù)，進行實時比對，數(shù)值在合格范圍內(nèi)。同樣方法對電機側(cè)進行找正，發(fā)現(xiàn)找正數(shù)值存在微小偏差，通過多次機械調(diào)整多次測繪，最終使電機側(cè)軸系中心在廠家要求之內(nèi)。連軸試車后，振動仍然存在，由此判斷軸系中心偏差導(dǎo)致齒輪箱振動的因素排除。

（3）對檢測系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)分別進行檢查。

檢測系統(tǒng)檢查：首先檢查振動傳感器探頭。將振動幅值波動大的低速側(cè)A傳感器探頭拆下，與高速側(cè)A探頭互換安裝位置，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)低速A側(cè)振動波動問題依然存在，將其與其他兩個探頭互換安裝位置，均發(fā)現(xiàn)問題依然存在，由此確定傳感器探頭自身不存在問題。低速側(cè)A傳感器探頭與高速側(cè)A探頭互換后振動趨勢見圖2。

采取同樣方法對延伸電纜、前置器進行了檢查，確認(rèn)延伸電纜、前置器自身均不存在問題。然后對控制電纜進行絕緣、接地、屏蔽等方面檢查，通過測量前置器端電壓值與操作室內(nèi)電壓值進行比對，間隙電壓值沒有偏差，判定控制電纜不存在問題。最后對測振固定座、測振帶進行分析檢查。采用現(xiàn)場手動盤車，根據(jù)軸的串動量與間隙電壓的變化情況進行分析。軸串動量與測點間隙電壓測量數(shù)據(jù)見表1。

圖2 低速側(cè)A與高速側(cè)A探頭互換后振動趨勢

表1 軸串動量與測點間隙電壓測量數(shù)據(jù)

通過多次實驗發(fā)現(xiàn)，測振帶為11 mm寬，在軸串動量為5 mm時間隙電壓明顯變化，低速A側(cè)振動的間隙電壓會由10．1 V突然上升為14 V，明顯變化，說明到達測量軸的倒角部位。振動傳感器探頭為5 mm，如果探頭裝置定位孔位置稍有偏差，就會導(dǎo)致機組運行時測振帶串動范圍超過振動傳感器探頭測量位置，進而引起振動波動。

監(jiān)測系統(tǒng)檢查：對監(jiān)測系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)振動傳感器的配置存在些問題，振動傳感器規(guī)格設(shè)置為8 mm，實際使用設(shè)備為5 mm。故對傳感器探頭配置進行更改見圖3。

4 方案制定

圖3 更改振動傳感器探頭配置

通過多次實驗發(fā)現(xiàn)，在軸串動量為5 mm時，振動的間隙電壓發(fā)生明顯變化。因此，導(dǎo)致電動鼓風(fēng)機齒輪箱低速側(cè)A振動波動的因素為測振帶狹窄、振動傳感器探頭型號不合適、振動固定座不規(guī)范。確定齒輪箱設(shè)備本體、機械系統(tǒng)良好，機組不存在實質(zhì)性振動問題，對1#電動鼓風(fēng)機齒輪箱振動檢測系統(tǒng)制定下列三種解決方案，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇其中任意一種均可解決。

方案一：重新設(shè)計齒輪箱測振帶。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)依據(jù)：被測體為圓軸而且探頭中心線與軸心線正交時，測振帶寬度為探頭頭部直徑的3倍以上。

方案二：調(diào)整振動固定座。振動固定座應(yīng)滿足同側(cè)兩固定座水平位置中心線一致，垂直位置滿足振動傳感器探頭正對測振帶中心位置。

方案三：更換振動傳感器探頭。更換應(yīng)滿足傳感器探頭與振動檢側(cè)系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)相匹配，規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足傳感器探頭直徑為測振帶寬度的1/3。

5 結(jié)束語

通過對1#電動鼓風(fēng)機齒輪箱振動波動情況進行綜合分析，提出了解決1#電動鼓風(fēng)機齒輪箱振動問題的可行性方法，同時也為動力廠其他鼓風(fēng)機組出現(xiàn)的類似情況時，提供了實際解決辦法和理論依據(jù)，為機組安全平穩(wěn)運行提供了可靠保障。

Discussion on Cause of Vibration Fluctuation of Gearbox of Tiantie Electric Blower 1

GUO Shu-fang
(Power Plant of Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province 056404,China)

In order to settle the vibration fluctuation fault of the gearbox of electric blower 1 used for No 6 BF,the causes analyzed includes the short vibration test band and lack of standardization at permanent seat for vibration measurement device,wrong vibration sensor selection for vibration monitoring device and etc．In according with the production situation of electric blower,the vibration problem was solved with a relevant solution and the smooth and stable running of machinery was ensured．

electric blower;gearbox;vibration;vibration test band;vibration sensor;permanent seat

10．3969/j．issn．1006-110X．2015．03．014

2015-01-12

2015-02-04

郭淑舫（1981—），女，工程師，主要從事電氣自動化方面的技術(shù)工作。