D型多級離心風機機組異常分析與轉(zhuǎn)動系調(diào)整

李國祥

（寶武集團新疆八一鋼鐵有限公司能源中心熱力分廠，新疆烏魯木齊 830022）

1 設(shè)備背景

寶武集團新疆八一鋼鐵有限公司能源中心熱力分廠離心風機機組基本配置：YK6000-2/1430型電機通過YOTZ465型液力耦合器帶動風機轉(zhuǎn)動，風機為D1600-3.47/0.92型三級離心風機，用途：冶金風機。技術(shù)參數(shù)：介質(zhì)為空氣，進口流量1600 m3，進口壓力0.0903 MPa，出口壓力0.34 MPa，轉(zhuǎn)速5880 r/min。

2 機組主要異常情況

電機及液力耦合器振動超標（振動標準采用ISO2372標準。根據(jù)標準設(shè)定報警值7.1 mm/s，以振動烈度為測量標準，使用VM-63a型便攜式通頻測振儀）。電機自由端軸向9.9 mm/s，水平7.8 mm/s，垂直 8.4 mm/s；負荷端軸向 9.5 mm/s，水平 7.3 mm/s，垂直8.4 mm/s。液力耦合器低速端水平9.8 mm/s，垂直6.1mm/s；高速端水平10.1 mm/s，垂直8.5 mm/s。液耦低速齒軸瓦溫度：自由端53℃，負荷端56℃；高速齒軸瓦自由端溫度65℃，負荷端68℃。高速齒軸瓦經(jīng)常有接觸點偏離及烏金龜裂脫胎現(xiàn)象。風機推力瓦經(jīng)常發(fā)生嚴重磨損、甚至燒損現(xiàn)象。

3 原因分析及解決方案

3.1 電機振動超標

YK6000-2/1430型電機轉(zhuǎn)子支撐在前后2個滑動軸承上，軸承為球面支撐圓筒瓦，軸瓦兩側(cè)有推力面，通過振動數(shù)據(jù)及振動方向分析：軸瓦垂直振動可能由支撐松動造成，應(yīng)檢查電機地腳螺栓，軸瓦緊力，軸瓦球面與瓦窩接觸情況。軸瓦軸向振動應(yīng)檢查軸瓦與轉(zhuǎn)子推力面的接觸情況。

（1）檢查電機地腳螺栓無松動。瓦座與支撐臺板接觸間隙0.03 mm塞尺不進，排除軸瓦底座問題。解體檢查軸瓦，通過研點發(fā)現(xiàn)軸瓦瓦背球面與軸承座接觸面積達到70%，接觸點在瓦背中下部較多，兩側(cè)接觸點較少，有可能造成軸瓦在運行時間隙變化不穩(wěn)定。應(yīng)保證軸頸與軸瓦之間的間隙在軸承長度方向內(nèi)保持不變，既要保證軸瓦在運行中自由滑動，又不能配合較松，防止軸承振動，軸承在冷態(tài)應(yīng)時有（0.02～0.07）mm的緊力。重新調(diào)整軸承瓦背與瓦座的接觸的點，在軸瓦兩側(cè)60°范圍內(nèi)處保證接觸面積達到80%，下部60°形成虛點，再抬起轉(zhuǎn)子時，底部球面有（0.03～0.07）mm的間隙，兩側(cè)間隙0.03 mm塞尺不進，轉(zhuǎn)子落下后，通過轉(zhuǎn)子的重量下壓，既保證了接觸面積，又保證了軸瓦兩側(cè)與瓦座的緊力，由于上瓦座對軸瓦也有（0.02～0.07）mm的垂直緊力，限制了軸瓦在水平及垂直方向的自由度，同時也不影響軸瓦在圓周方向的自由滑動，消除由于軸瓦支撐問題產(chǎn)生的振動因素。

（2）檢查軸瓦時發(fā)現(xiàn)前后軸瓦外側(cè)推力面均有少量磨損，且空試電機時，用木棒向一側(cè)推轉(zhuǎn)子不動，分析有可能電機轉(zhuǎn)子向一端串動，兩推力面接觸力量較大，油膜形成較差，造成推力面磨損，軸向振動大。通過分析認定造成轉(zhuǎn)子向一端串動的原因有2個：①轉(zhuǎn)子水平度較差，轉(zhuǎn)子重量在軸向產(chǎn)生一個分力，高速轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子浮在油膜上，阻力較小，這個分力可輕易推動轉(zhuǎn)子向一端串動。②電機氣隙偏差較大，造成電機定子磁力線不垂直于轉(zhuǎn)子線圈，轉(zhuǎn)子切割磁力線時產(chǎn)生一個軸向分力，使轉(zhuǎn)子向一端串動，同時，給定的電機磁力中心線與實際出入較大，不能補償這一軸向串動量，造成電機軸瓦推力面磨損，軸向振動較大。在某一位置，定子磁力線垂直于轉(zhuǎn)子線圈，沒有軸向分量，但實際調(diào)整中，很難保證定子磁力線完全垂直于轉(zhuǎn)子線圈，總有一定的偏斜，從而產(chǎn)生軸向分力。

為消除軸向分力，調(diào)整電機定子與轉(zhuǎn)子氣隙時將誤差控制在10%以內(nèi)，剩余誤差造成的軸向串動量，只有通過調(diào)整電機磁力中心線，即定子與轉(zhuǎn)子的軸向相對位置補償，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時停留在一個自由位置，減少或消除對軸瓦推力面的磨損，降低電機軸向振動。通過分析從2方面著手：①用合像水平儀檢查電機轉(zhuǎn)子水平度，通過加減軸承座墊，將電機水平控制在0.02 mm以內(nèi)。②通過空試電機，停機后，測出軸瓦兩側(cè)推力面與轉(zhuǎn)子2個推力面的差值，以差值的1/2為調(diào)整量，向推力間隙小的方向調(diào)整定子的軸向位置，使電機轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)子處于中間位置，這樣既解決了軸瓦推力面磨損問題，又大幅降低了軸瓦的軸向振動。

3.2 液力耦合器振動超標

機組液力耦合器為YOTZ465/6000型，電機通過齒式聯(lián)軸器與低速齒輪軸連接，低速齒與高速齒為人字齒，速比1∶2.06，高速齒帶動液力耦合器泵輪工作，泵輪通過油液作用于渦輪，實現(xiàn)對風機的無極調(diào)速。液耦高低速齒輪軸瓦振動超標及軸瓦溫度偏高烏金龜裂脫胎等現(xiàn)象，經(jīng)分析可能與4方面原因有關(guān)：①高低速齒輪軸存在不平衡問題。②電機與低速齒輪軸對中較差。③齒輪嚙合不好。④軸瓦接觸較差。

（1）檢查電機軸與液力耦合器低速齒輪軸對中情況，復(fù)查采用3表找正法，檢查發(fā)現(xiàn)對中良好，徑向垂直與軸向偏斜誤差均在0.01mm范圍內(nèi)，符合技術(shù)要求。

（2）采用著色研齒法檢查齒輪嚙合情況，齒寬方向達到75%，齒高方向達到65%，接觸均勻，壓鉛絲檢查齒嚙合間隙（0.25～0.4）mm，兩齒輪軸不平行度≤0.02 mm。

（3）檢查高低速齒輪軸瓦，軸瓦均為圓筒瓦，瓦背接觸良好，瓦面接觸雖然打到75%，但接觸點均偏向外側(cè)，且高速齒輪瓦外側(cè)均有龜裂，脫胎現(xiàn)象。

（4）檢查齒輪軸的平衡精度，將高低速齒輪軸及軸上轉(zhuǎn)動部件安裝好后送石化工程質(zhì)量監(jiān)督站進行動平衡檢測，平衡方法采用去重法，高速齒輪軸由于一端連接泵輪及渦輪包而進行雙面不平衡檢測。

檢測結(jié)果：高速齒輪軸原始不平衡量：左18.3 g，相位343°，右30.5 g，相位333°；校驗后剩余不平衡量：左0.981 g，相位328°，右 1.77 g，相位 259°；低速齒輪軸原始不平衡量：左 22.9 g，相位42°，校驗后剩余不平衡量：左2.15 g，相位135°。

通過動平衡檢測，可以判斷動不平衡量較大是軸瓦水平振動超標的主要原因。但軸瓦溫度偏高，接觸面偏離也是不能忽視的問題，分析原因：由于高低速齒旋向為外開式，當兩齒嚙合轉(zhuǎn)動時，會產(chǎn)生一個互相作用的力F，F(xiàn)使高低速齒向外側(cè)偏離平衡位置a，如果此時高速齒低速齒軸瓦間隙保持標準，高速運轉(zhuǎn)時，F(xiàn)會使軸瓦外側(cè)間隙變小，內(nèi)側(cè)間隙變大，造成軸瓦外側(cè)進油較少，內(nèi)測進油量較大，并且接觸點偏離平衡位置a，油膜形成較差且不穩(wěn)定，軸瓦振動增大，溫度升高，由于此時軸瓦外側(cè)承載負荷較大，長時間運行會加劇軸瓦磨損，造成烏金龜裂，脫落，進一步影響油膜的形成，造成惡性循環(huán)，使液力耦合器運行狀況劣化，影響正常使用。

由于兩齒輪的質(zhì)量不同，相互作用力F對低速齒高速齒的影響也不一樣。低速齒的質(zhì)量近300 kg，高速齒的質(zhì)量只有100 kg左右，根據(jù)力學特性，質(zhì)量越大，物體的運動狀態(tài)越不容易改變。由于低速齒的質(zhì)量遠大于高速齒，低速齒偏離平衡位置較小，高速齒偏離平衡位置較大，造成高速齒的2個軸瓦外側(cè)經(jīng)常出現(xiàn)龜裂，脫胎現(xiàn)象，溫度較高。

低速齒偏離平衡位置也會對電機-液力耦合器冷態(tài)對中產(chǎn)生一定影響，降低對中精度。

消除或減少齒輪的相互作用力F的影響，可采取的措施：①電機-液耦冷態(tài)對中時應(yīng)向外側(cè)有一個預(yù)留量。經(jīng)過對數(shù)據(jù)的反復(fù)調(diào)整，根據(jù)經(jīng)驗，最終確定電機聯(lián)軸器外側(cè)徑向大于液耦低速齒軸0.02 mm。同時考慮由于電機、液力耦合器工作溫度不同，熱膨脹也不同，工作狀態(tài)時垂直徑向?qū)χ幸矔霈F(xiàn)一定誤差，影響對中精度。因此在冷態(tài)對中時，應(yīng)計算電機液耦從安裝狀態(tài)（冷態(tài)）到工作狀態(tài)（熱態(tài)）的溫度變化造成轉(zhuǎn)子軸中心線高度熱脹量；中心高熱脹預(yù)留量即為對中的2個轉(zhuǎn)子軸的中心線高度熱脹量之差；預(yù)先考慮到對中數(shù)據(jù)中去，從而保證對中的2個轉(zhuǎn)子的中心線滿足工作要求。經(jīng)計算確定冷態(tài)時電機應(yīng)高于液耦0.05 mm。②刮研軸瓦時應(yīng)使高低速齒軸瓦外側(cè)間隙大于內(nèi)側(cè)間隙，并且軸瓦接觸點偏向外側(cè)。經(jīng)過反復(fù)試機，檢查軸瓦接觸情況，最終確定低速齒軸外側(cè)間隙大于內(nèi)側(cè)0.02 mm，高速齒軸瓦外側(cè)大于內(nèi)側(cè)0.05 mm。壓鉛絲檢查齒嚙合間隙（0.35～0.38）mm，調(diào)整軸瓦側(cè)隙沒有對齒輪嚙合間隙產(chǎn)生影響。

3.3 推力軸瓦燒損

該風機機組運行狀況基本穩(wěn)定，但偶爾出現(xiàn)推力軸瓦燒損現(xiàn)象。原因分析：①由于外界負荷的突然變化造成風機推力瓦瞬間磨損嚴重，例如出現(xiàn)崩料、座料等現(xiàn)象時，流量突然減小，就會在風機流道中出現(xiàn)嚴重的旋轉(zhuǎn)脫離、失速等渦動狀態(tài)，氣流流動狀況嚴重惡化，會使風機風壓反復(fù)波動，并伴隨劇烈振動，發(fā)生喘振現(xiàn)象，喘振使風機推力瓦間隙反復(fù)變化，軸瓦反復(fù)承受沖擊力，油膜被破壞，造成風機推力瓦在短時間內(nèi)磨損嚴重甚至燒毀。②由于風機與液力耦合器為膜片聯(lián)軸器，液偶做功時將一部分軸向力傳遞到風機推力軸瓦，造成風機推力瓦承受較大負荷，烏金磨損較快。

為防止風機推力軸瓦燒損現(xiàn)象、延長軸瓦使用壽命采取的措施：①在風機出口加裝一道防喘振閥門，當風機喘振時，迅速將風外排，消除風機喘振。②將風機推力間隙放至允許值下限，風機喘振時可減少對風機推力瓦的沖擊，最大限度保護推力瓦。③將液力耦合器與風機聯(lián)軸器更換為齒式聯(lián)軸器，液偶做功時產(chǎn)生的推力由液耦推力瓦承擔，不對風機推力瓦產(chǎn)生影響，風機推力瓦磨損減少，使用壽命得以延長。

4 結(jié)語

通過一系列的調(diào)整，風機運行基本處于良好狀態(tài)，電機、液力耦合器振動均＜7.1 mm/s，耦合器齒輪軸瓦及風機推力瓦在檢修周期內(nèi)均沒有發(fā)生龜裂，脫胎及嚴重磨損現(xiàn)象，齒輪軸瓦溫度＜60℃。D1600-3.47/0.92型三級離心風機機組的調(diào)整過程為其他機組的調(diào)整提供了經(jīng)驗和借鑒。