離心式風(fēng)機(jī)葉輪與軸系統(tǒng)不平衡振動(dòng)故障分析

寇佳迅

（大慶煉化公司聚合物二廠，黑龍江大慶 163000）

0 前言

大慶煉化公司聚合物二廠共有離心式風(fēng)機(jī)71臺(tái)，分為輸料風(fēng)機(jī)、給風(fēng)機(jī)、廢氣風(fēng)機(jī)三大類。在使用過程中，經(jīng)常發(fā)生風(fēng)機(jī)葉輪與軸系統(tǒng)的不平衡的振動(dòng)故障。針對(duì)聚合物二廠離心式風(fēng)機(jī)的典型故障進(jìn)行診斷與分析，提出可行性解決方案，在以后的工作中機(jī)械工程技術(shù)人員能夠更好地使用風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)故障的時(shí)候，能夠及時(shí)分故障產(chǎn)生的原因，并根據(jù)故障產(chǎn)生的原因采取有效的措施進(jìn)行維修，建設(shè)故障損失時(shí)率，提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

1 風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類

除少數(shù)與電機(jī)直連的離心式風(fēng)機(jī)，離心式風(fēng)機(jī)主要由葉輪、渦殼、軸及軸承箱等零部件4部分組成。葉輪是離心式風(fēng)機(jī)傳遞能量的主要部件，它由前盤、后盤、葉片及輪轂等組成。按照現(xiàn)在國(guó)際上通用的風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)機(jī)的正常工作轉(zhuǎn)速為600～120 00 r/min，在這一工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)軸承蓋會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)，振動(dòng)的頻率范圍在10～1000 Hz，機(jī)器的振動(dòng)強(qiáng)烈程度可以分為四個(gè)類，第一類的功率要求＜15 kW，這樣的風(fēng)機(jī)主要為固定的小機(jī)器；第二類功率15～75 kW，這類風(fēng)機(jī)主要安裝在功率＜250 kW的機(jī)器上；第三類為重型基礎(chǔ)上的大型旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)；第四類主要應(yīng)用于輕型基礎(chǔ)上的旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)。在廠車間使用的風(fēng)機(jī)種類復(fù)雜，涵蓋上述4個(gè)種類，在風(fēng)機(jī)的劃分當(dāng)中又把每個(gè)種類都分了4個(gè)品質(zhì)級(jí)，以A，B，C，D表示，各種類振動(dòng)強(qiáng)度范圍見表1。

在上述A，B，C，D的4個(gè)品質(zhì)級(jí)中，將A級(jí)定為優(yōu)質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)為振動(dòng)烈度值在在良好值以下，將B級(jí)定為合格，標(biāo)準(zhǔn)是振動(dòng)烈度值低于良好值，但高于報(bào)警值。將C級(jí)定位尚合格，標(biāo)準(zhǔn)是振動(dòng)烈度值高于停機(jī)限值，但是低于報(bào)警值。將D級(jí)定為不合格，這個(gè)時(shí)候的振動(dòng)烈度超過停機(jī)限值。

表1 不同振動(dòng)烈度不同風(fēng)機(jī)類型對(duì)應(yīng)的品質(zhì)等級(jí)

2 葉輪與軸系統(tǒng)的不平衡原因分析

在風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于振動(dòng)原因產(chǎn)生的故障主要可分為葉輪與軸系統(tǒng)的不平衡、軸承問題、機(jī)械松動(dòng)、聯(lián)軸器不對(duì)中、機(jī)械磨擦等多種情況。多年的現(xiàn)場(chǎng)故障檢測(cè)和維修經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，在風(fēng)機(jī)產(chǎn)生故障的主要原因是振動(dòng)超標(biāo)，同時(shí)也可能伴隨其它方面的原因，因此在風(fēng)機(jī)的故障檢測(cè)與維修過程中進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，查找病因，才能高效清除風(fēng)機(jī)故障。隨著科技的進(jìn)步，故障檢測(cè)方法也從傳統(tǒng)的耳聽手摸發(fā)展到應(yīng)用測(cè)振儀測(cè)量振幅、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度，通過數(shù)據(jù)采集并對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查就可以使一部分常見的故障與非常見的機(jī)械故障區(qū)分開來。為此，重點(diǎn)討論一下葉輪與軸系統(tǒng)產(chǎn)生不平的根本原因。

2.1 葉輪的磨損

聚合物二廠廢氣風(fēng)機(jī)中含有氨氣、粉塵等雜質(zhì)，輸料風(fēng)機(jī)輸送膠體顆粒，返料風(fēng)機(jī)中含有干粉，生產(chǎn)工況的不理想導(dǎo)致了風(fēng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)問題。原因就是在風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中很多夾雜在空氣中的大顆粒粉塵隨著高速氣體一起進(jìn)入到風(fēng)機(jī)中使風(fēng)機(jī)的葉片受到損傷，隨著時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，就在風(fēng)機(jī)葉片出口處就呈現(xiàn)出刀刃狀，在這以磨損過程中，由于空氣中夾雜的粉塵顆粒的大小和多少不盡相同，因此造成葉片的磨損也不規(guī)則，正是由于這種不規(guī)則的磨損才導(dǎo)致了葉輪的不平衡，甚至?xí)谷~片脆性斷裂。此外，輸料風(fēng)機(jī)中膠體顆粒溫度較高且潮濕，長(zhǎng)時(shí)間在這種條件下葉輪表面就會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化皮，這些氧化皮在外力或者振動(dòng)大的情況下也會(huì)自然脫落，這樣也會(huì)造成葉輪的不平衡。

2.2 葉輪的結(jié)垢

葉輪的結(jié)垢也是造成風(fēng)機(jī)葉輪不平衡的一個(gè)原因。這是因?yàn)樵诋?dāng)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后風(fēng)機(jī)中存留的氨氣、粉塵顆粒以及輸料風(fēng)機(jī)中的膠體都會(huì)吸附在風(fēng)機(jī)葉片的表面上，時(shí)間長(zhǎng)了后就會(huì)在葉片表面結(jié)垢，當(dāng)風(fēng)機(jī)再次啟動(dòng)后這些葉片表面的垢就會(huì)滑落，使牙輪失去原有的平衡，這樣也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)。

3 解決葉輪不平衡的對(duì)策

3.1 解決葉輪磨損的方法

在風(fēng)機(jī)進(jìn)口處增設(shè)濾網(wǎng)和除塵器，清除空氣中的固體顆粒和粉塵。提升風(fēng)機(jī)葉輪耐磨損性能，在這一方面目前比較通用的做法是在風(fēng)機(jī)葉輪表面增加一種特殊的耐磨材料，這種耐磨材料是一種惰性物質(zhì)，具有抗高溫、耐氧化性能高等有點(diǎn)，這樣就會(huì)大大解決葉輪的不平衡問題。

3.2 解決葉輪結(jié)垢的方法

目前在生產(chǎn)維修中對(duì)葉輪結(jié)垢的去除方法主要有噴水除垢、高壓氣體除垢和氣流連續(xù)吹掃除垢3種方法。

（1）噴水除垢方法是一種既方便，又實(shí)用的除垢方法。噴水系統(tǒng)裝在風(fēng)機(jī)的機(jī)殼上，由管道、3個(gè)噴嘴及排水孔組成。噴水除垢方法使用的水通常是鹽水，噴水壓力為0.4 MPa。這種方法雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在進(jìn)行噴水除垢的時(shí)候需要風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，并且在清除污垢的時(shí)候還需要很長(zhǎng)的時(shí)間。

（2）高壓氣體除垢方法。這樣除垢方法的結(jié)構(gòu)和噴水方法的結(jié)構(gòu)非常相似，這二者之間不同的地方主要體現(xiàn)在噴水所用的管道為普通管道，而高壓氣體所用的管道為高壓管道，并且還需要配備專用的噴嘴和具有一定壓力的高壓壓縮空氣或者氮?dú)獾臍庠?，壓力在?.8～1.5）MPa。這種除垢方法雖然結(jié)構(gòu)上相對(duì)復(fù)雜，但是具有操作簡(jiǎn)單、除垢快速、不影響風(fēng)機(jī)的正常使用等優(yōu)點(diǎn)，在幾十秒內(nèi)就可以完成葉片的除垢工作，極大了解決了人工除垢效率費(fèi)時(shí)費(fèi)力的難題，提高了機(jī)組的運(yùn)行效率。

（3）氣流連續(xù)吹掃除垢系統(tǒng)不需要外部氣源，利用風(fēng)機(jī)本身的排氣壓力，將少量的氣體(額定風(fēng)量的1%～2%)從風(fēng)機(jī)的內(nèi)部引向?qū)Ｓ脟娮欤ㄆ陂g經(jīng)過濾網(wǎng)過濾），噴嘴位于葉輪的進(jìn)口，將高速氣體噴射到葉片的非工作表面，這種除垢方法具有連續(xù)性，可以將剛剛粘到葉片上的粉塵吹掉，防止粉塵沉積，無需停機(jī)除垢。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防結(jié)垢效果明顯，對(duì)風(fēng)機(jī)改動(dòng)量小，降低除垢成本。

4 結(jié)論

對(duì)離心式風(fēng)機(jī)葉輪與軸系統(tǒng)的不平衡振動(dòng)故障進(jìn)行了研究，結(jié)合聚合物二廠離心式風(fēng)機(jī)的工況特點(diǎn)，分析總結(jié)維修記錄，提出解決離心式風(fēng)機(jī)因葉輪與軸系統(tǒng)的不平衡而產(chǎn)生振動(dòng)超標(biāo)的可行性方案。

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