高爐鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)問題分析及其處理辦法

文玉娜

摘 要： 結(jié)合實(shí)例，本文對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)問題展開了分析，發(fā)現(xiàn)油膜渦動(dòng)和振蕩為導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)的主要原因，需要通過抑制振蕩和定期檢測(cè)檢查保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞： 高爐；鼓風(fēng)機(jī)；轉(zhuǎn)子振動(dòng)

引言：作為高爐送風(fēng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，鼓風(fēng)機(jī)能否實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，將直接影響高爐冶煉效果。而在長(zhǎng)期運(yùn)行后，高爐轉(zhuǎn)子葉輪會(huì)發(fā)生磨損，需要及時(shí)得到更換。但在實(shí)際生產(chǎn)中，更換的轉(zhuǎn)子有可能發(fā)生振動(dòng)問題，從而威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)振動(dòng)問題的分析，以便采取有效的處理辦法。

1高爐鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)問題分析

1.1故障現(xiàn)象

2016年8月，某熱電廠高爐鼓風(fēng)機(jī)在檢修過程中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片磨損嚴(yán)重，計(jì)劃在2017年定修期間進(jìn)行新鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子更換。2017年4月完成新轉(zhuǎn)子交貨后，進(jìn)行了新轉(zhuǎn)子安裝試車，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)速接近3000r/min時(shí)出現(xiàn)了垂直徑向振動(dòng)加大的情況，振動(dòng)值最大可達(dá)58μm。在未到達(dá)3000r/min時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)良好，垂直徑向振動(dòng)最大45μm。在轉(zhuǎn)速不斷升高的情況下，振動(dòng)值不斷加大，在轉(zhuǎn)速達(dá)到3200r/min時(shí)振動(dòng)值最大，接近138μm。

1.2故障分析

觀察故障現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，發(fā)生了振動(dòng)問題。為確定是否為轉(zhuǎn)子問題，還要將舊轉(zhuǎn)子回裝，然后進(jìn)行測(cè)試。從回裝試車情況來看，振動(dòng)現(xiàn)象消失，因此可知振動(dòng)由轉(zhuǎn)子引發(fā)。出現(xiàn)這一情況，可能與轉(zhuǎn)子上零部件松動(dòng)、油膜振蕩與渦動(dòng)、殘余不平衡量過大等因素有關(guān)。為確定振動(dòng)原因，還要展開進(jìn)一步分析。從以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，轉(zhuǎn)子經(jīng)過低速平衡和單獨(dú)平衡測(cè)試后，在高速平衡狀態(tài)下通常不會(huì)因?yàn)闅堄嗖黄胶饬康拇嬖诔霈F(xiàn)劇烈振動(dòng)。而從轉(zhuǎn)子軸承跨距大小來看，其跨距達(dá)6200mm，可知轉(zhuǎn)子擁有較大體型，振動(dòng)的產(chǎn)生可能與油膜振蕩或葉輪松動(dòng)有關(guān)。

1.3振動(dòng)原因

為確定轉(zhuǎn)子振動(dòng)原因，還要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行盈量核查，確定葉輪與主軸間的配合情況?？紤]到葉輪裝配較為麻煩，還要利用鍵與過盈方式進(jìn)行配合，對(duì)葉輪內(nèi)孔與主軸配合過盈量進(jìn)行測(cè)量。從測(cè)量結(jié)果來看，各級(jí)葉輪過盈量均超出2%。但由于葉輪結(jié)構(gòu)可靠性不高，葉輪輪轂較薄，所以在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中依然可能出現(xiàn)輪轂變形膨脹的問題，導(dǎo)致主軸無法被抱緊[1]。受這一因素的影響，高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)主軸可能與葉輪內(nèi)孔發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)情況，導(dǎo)致葉輪出現(xiàn)松動(dòng)問題。為確定葉輪松動(dòng)是否為引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)的原因，還要對(duì)葉輪的槽鍵位置進(jìn)行控制，完成兩級(jí)周向間隔180°布置，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，并未出現(xiàn)振動(dòng)增加情況，因此可以認(rèn)為鍵對(duì)主軸與葉輪間的相對(duì)周向位移的發(fā)生起到了有效防控作用，葉輪松動(dòng)并非是引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)的主要原因。

在高爐鼓風(fēng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，采用滑動(dòng)軸承在運(yùn)行期間會(huì)有偏心度產(chǎn)生。存在于轉(zhuǎn)子與軸承間的油膜可能會(huì)發(fā)生激勵(lì)作用，導(dǎo)致軸承頸在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中出現(xiàn)繞平衡點(diǎn)的渦動(dòng)。如果渦動(dòng)頻率達(dá)到轉(zhuǎn)速一半左右，半速運(yùn)動(dòng)的渦動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速相接近，就會(huì)導(dǎo)致共振的發(fā)生，造成轉(zhuǎn)子振動(dòng)迅速增加。實(shí)際上，受設(shè)計(jì)、制造和使用過程中各種因素的影響，油膜也會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)。比如在軸承設(shè)計(jì)不合理、軸承間隙過大等問題存在的情況下，就會(huì)發(fā)生油膜渦動(dòng)和振蕩情況。為確定轉(zhuǎn)子振動(dòng)是否由油膜渦動(dòng)與振蕩有關(guān)，還要利用旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障分析儀進(jìn)行轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)采集。從得到的數(shù)據(jù)來看，在3200r/min轉(zhuǎn)速條件下，轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅值達(dá)138μm，此時(shí)頻率為工頻53Hz的0.37倍，與轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速1160r/min接近。由此可知，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到第一臨界轉(zhuǎn)速2倍后，渦動(dòng)頻率與之重合，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生共振，振幅突然成倍增加。而頻譜的半波諧波振幅則接近基頻振幅，頻譜帶有組合頻率特征。此時(shí)，由于軸承的撞擊，油膜已經(jīng)破裂和發(fā)生振蕩，提高轉(zhuǎn)速也無法改變渦動(dòng)頻率。而轉(zhuǎn)子之所以在超出第一臨界轉(zhuǎn)速并未立即出現(xiàn)振動(dòng)，主要是由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量大、穩(wěn)定性好。從試車情況來看，在轉(zhuǎn)子振動(dòng)發(fā)生后，即便提高轉(zhuǎn)速也不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子停止振動(dòng)的情況，所以還需要停機(jī)，符合油膜振蕩特性。因此從分析結(jié)果來看，盡管高爐鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)是在葉輪松動(dòng)和油膜振蕩共同作用下出現(xiàn)的，但是主要原因則是油膜振蕩。

2高爐鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)問題的處理辦法

結(jié)合高爐鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)原因，還要采取措施消除故障，并采取措施保證鼓風(fēng)機(jī)組的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1加強(qiáng)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡校正

轉(zhuǎn)子振動(dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，與葉輪松動(dòng)，軸承設(shè)計(jì)不合理等多種因素有關(guān)，所以需要通過改造軸承、加強(qiáng)葉輪鍵控等措施消除影響。而在完成參數(shù)改造后，還要加強(qiáng)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡校正，才能保證轉(zhuǎn)子運(yùn)行的穩(wěn)定性。實(shí)際工作中，可以利用動(dòng)平衡設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)子測(cè)量，然后結(jié)合結(jié)果對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行加重或去重處理，使離心慣性力得以相互抵消[2]。具體來講，就是利用設(shè)備完成轉(zhuǎn)子兩個(gè)面偏心質(zhì)量和位置查找后，通過焊接或削磨同等質(zhì)量的質(zhì)塊，使不平衡度值得到減小，繼而使轉(zhuǎn)子達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)。

2.2抑制油膜渦動(dòng)與振蕩

針對(duì)油膜渦動(dòng)與振蕩，還要通過增加軸承偏心率增強(qiáng)軸承穩(wěn)定性。具體來講，就是可以從結(jié)構(gòu)上使軸承頸比軸瓦位置的偏心度更大。在實(shí)際操作中，可以將軸瓦側(cè)間隙增加到0.62-0.65mm，同時(shí)保持頸間隙維持0.44-0.5mm。如果軸承結(jié)構(gòu)無法改變，則要使軸承的比壓得以增加。具體來講，就是可以選擇擁有較好抑制振性的軸承，并更換粘度低的潤(rùn)滑油。此外，還可以對(duì)油膜共振的轉(zhuǎn)速區(qū)進(jìn)行規(guī)避，從而使機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性得到增強(qiáng)。

2.3做好零部件定期檢查

高爐鼓風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，所以會(huì)出現(xiàn)零部件磨損問題。而由零部件損壞引發(fā)的振動(dòng)具有多種原因，還需要結(jié)合設(shè)備日常檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確分析和判斷。為此，還要加強(qiáng)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)零部件的定期檢查，以便更好的進(jìn)行轉(zhuǎn)子振動(dòng)問題的防治。一方面，需要對(duì)葉輪、軸承進(jìn)行定期無損檢查，并做好動(dòng)平衡校正[3]。另一方面，則要對(duì)軸頸、軸瓦、軸承座、軸承調(diào)整塊等位置的接觸情況加強(qiáng)檢查，保證接觸面超出75%。此外，需要對(duì)殼體密封、潤(rùn)滑油油品等進(jìn)行定期檢查，提供高鼓風(fēng)機(jī)的狀態(tài)檢修質(zhì)量，避免機(jī)組運(yùn)行受到零部件缺陷的影響。

結(jié)論：通過分析可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致高爐鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)的原因有較多。在實(shí)際分析的過程中，還要結(jié)合轉(zhuǎn)子振動(dòng)現(xiàn)象和設(shè)備運(yùn)行具體情況展開分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)原因的準(zhǔn)確判定。分析的高爐鼓風(fēng)機(jī)之所以會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子振動(dòng)情況，與葉輪松動(dòng)和油膜振蕩有關(guān)，油膜振蕩為導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動(dòng)的主要原因。結(jié)合分析結(jié)果，則可以采取相應(yīng)的措施進(jìn)行振動(dòng)問題的消除，并通過加強(qiáng)日常管理保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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