連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組冷卻風(fēng)機(jī)振動異常診斷與處理

楊曉敏，寥嘉豪

（攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司，四川攀枝花 617000）

0 引言

1#鍍鋅變頻冷卻風(fēng)機(jī)是1#鍍鋅機(jī)組帶鋼熱鍍鋅后的重要冷卻設(shè)備，在推廣使用點(diǎn)檢儀后，該風(fēng)機(jī)的振動監(jiān)測被納入到日常的設(shè)備管理中。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)期間，1#鍍鋅機(jī)組鍍后冷卻段風(fēng)機(jī)因軸承箱出現(xiàn)振動與噪聲增大的現(xiàn)象，于2019 年2月25 日更換軸承后振動值和噪聲顯著降低，風(fēng)機(jī)運(yùn)行良好。2019 年3 月18 日，點(diǎn)檢員進(jìn)行日常點(diǎn)檢，在使用手持點(diǎn)檢儀（HY-860C）對軸承進(jìn)行振動數(shù)據(jù)采集時發(fā)現(xiàn)葉輪端軸承振動值顯著升高，最大幅值達(dá)到5.479 mm/s，已處于國際標(biāo)準(zhǔn)II 級中型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的警戒值范圍（4.5～7.1 mm/s）。在風(fēng)機(jī)的兩個軸承位置設(shè)置有測點(diǎn)1 和測點(diǎn)2，如圖1 所示。

1 基本參數(shù)及相關(guān)計(jì)算

離心風(fēng)機(jī)型號：GY6-51-1No-11D。主動力為1 臺三相異步電機(jī)，功率110 kW，最大轉(zhuǎn)速1 500 r/min。風(fēng)機(jī)兩端軸承型號均為22320CAW33，滾子數(shù)量為單列15 顆，雙列30 顆。電機(jī)與風(fēng)機(jī)通過彈性柱銷聯(lián)軸器聯(lián)接。葉輪數(shù)量為10 片。聯(lián)軸器柱銷數(shù)量為10 顆。

根據(jù)測振系統(tǒng)提供的頻譜系數(shù)相關(guān)頻率計(jì)算如下：

（1）風(fēng)機(jī)主頻。檢測時電機(jī)速度為最大轉(zhuǎn)速，故電機(jī)轉(zhuǎn)頻f風(fēng)機(jī)=1500÷60=25 Hz；風(fēng)機(jī)與電機(jī)通過彈性聯(lián)軸器直接連接，故風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)頻f風(fēng)機(jī)=f電機(jī)=25 Hz。

（2）軸承故障頻率。通過查表得到故障頻率系數(shù)（1 Hz 時的故障頻率），如表1 所示。

由故障頻率系數(shù)計(jì)算可得25 Hz 時22320CAW33 軸承的各部件故障頻率，如表2 所示。

（3）葉輪通過頻率。10 片×25 Hz=250 Hz。

（4）聯(lián)軸器柱銷通過頻率。10 顆×25 Hz=250 Hz。

圖1 風(fēng)機(jī)測點(diǎn)位置

2 數(shù)據(jù)采集與分析

2.1 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，水平方向的振動值較垂直方向的振動值大，更具有典型意義，故采用水平方向的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。

1#鍍鋅機(jī)組鍍后冷卻段風(fēng)機(jī)3 月18 日采集到的振動數(shù)據(jù)，如圖2、表3、表4 和圖3、表5、表6 所示，1H-v 為電機(jī)端軸承水平振動測點(diǎn)；2H-v 為葉輪端軸承水平振動測點(diǎn)。

表1 軸承各部位故障頻率系數(shù)

表2 25 Hz 時的軸承各部位故障頻率

2.2 頻譜分析

（1）圖2 中，1H-v 頻譜中的2 倍頻幅值大于1 倍頻幅值，可能存在松動B 型松動，A 型松動有可能，C 型松動可能性較小。檢查風(fēng)機(jī)底座、軸承箱底座與電機(jī)底座均無螺栓松動現(xiàn)象，A 型松動排除。

圖2 電機(jī)端軸承水平振動數(shù)據(jù)（3 月18 日）

圖3 葉輪端軸承水平振動數(shù)據(jù)（3 月18 日）

表3 電機(jī)端軸承水平振動數(shù)據(jù)（3 月18 日）

表4 電機(jī)端軸承水平振動主要峰值（3 月18 日）

表5 葉輪端軸承水平振動數(shù)據(jù)（3 月18 日）

表6 葉輪端軸承水平振動主要峰值（3 月18 日）

（2）圖2 中，風(fēng)機(jī)的1 倍頻、2 倍頻和3 倍頻振動幅值大，特別是2 倍頻占主導(dǎo)，可能存在電機(jī)對中不良現(xiàn)象。

（3）圖3 中，風(fēng)機(jī)2H-v 的1 倍頻25 Hz（1 500 r/min）振動幅值5.479 mm/s，較其諧波明顯高出很多，說明轉(zhuǎn)子存在不平衡現(xiàn)象或A 型松動（已排除）。

（4）圖3 中，風(fēng)機(jī)的1 倍頻、2 倍頻振動幅值大，可能出現(xiàn)風(fēng)機(jī)軸彎曲。

（5）測點(diǎn)1 的主頻振動幅值明顯小于測點(diǎn)2 的主頻振動幅值（1H-v：1.745 mm/s；2H-v:5.479 mm/s）。說明主要振動源來自葉輪端，葉輪的動不平衡或軸彎曲引起的動不平衡是振動幅值增大的主要因素。

（6）對照圖2 和圖3，較為明顯的頻譜峰值均無軸承的故障頻率信號，軸承無損壞跡象。

（7）對照圖2 和圖3，無葉輪、聯(lián)軸器的通過頻率及其諧波，說明葉輪及聯(lián)軸器無損壞跡象。

2.3 分析結(jié)果

葉輪、軸承及聯(lián)軸器均無損壞頻譜信號出現(xiàn)，因此判斷葉輪存在不平衡且電機(jī)對中不良。需要在檢查和調(diào)整葉輪平衡同時，檢查電機(jī)與風(fēng)機(jī)的軸線對中情況并予以調(diào)整。

3 風(fēng)機(jī)檢查

3.1 檢查葉輪

檢查發(fā)現(xiàn)葉輪上有一塊重約24 g 的異物（不銹鋼濾網(wǎng)），如圖4 所示。

3.2 檢查電機(jī)對中

電機(jī)對中的水平軸向相差很大，偏差量為3.52-0.8=2.72 mm。徑向誤差較小，最大值為（-0.09-0.03）/2=-0.06 mm，如圖5 所示。

3.3 檢查聯(lián)軸器

發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器彈性體因擠壓而破壞，柱銷頭部有明顯的沿軸線一定夾角的軸向摩擦磨損斜紋，如圖6 所示。

3.4 檢查主軸

對主軸彎曲情況進(jìn)行檢查，主軸的徑向跳動量＜0.02 mm。

圖4 葉輪上附著的異物

圖5 電機(jī)對中檢查記錄（調(diào)整前）

3.5 檢查鎖緊螺母

軸承鎖緊螺母無松動的現(xiàn)象。

3.6 檢查結(jié)果分析

（1）葉輪上存在重約24 g 的異物，導(dǎo)致葉輪存在偏心力，這是葉輪不平衡的主要原因。由偏心距離0.4 m、轉(zhuǎn)速1 500 r/min、偏心質(zhì)量24 g 計(jì)算得到偏心力：F=Μω2r=236.87 Ν。此異物產(chǎn)生的偏心力較大，需要清理。

（2）電機(jī)對中的軸向誤差最大值：2.72 mm，徑向誤差最大值：0.06 mm，軸向誤差嚴(yán)重超標(biāo)。需要調(diào)整電機(jī)軸線。

（3）聯(lián)軸器彈性體損壞，說明聯(lián)軸器因軸線對中不良導(dǎo)致柱銷頭部在聯(lián)軸器孔內(nèi)有擺動和滑動摩擦的現(xiàn)象（對中良好時為敲擊磨損，無滑動摩擦），需要更換彈性體。

（4）主軸無彎曲現(xiàn)象。

圖6 聯(lián)軸器彈性體磨損情況

4 檢修與調(diào)整

4.1 清理葉輪

對葉輪上的異物和灰塵進(jìn)行清理，恢復(fù)葉輪平衡。

4.2 調(diào)整電機(jī)軸線

電機(jī)與風(fēng)機(jī)進(jìn)行對中調(diào)整，確保電機(jī)軸線與風(fēng)機(jī)軸線誤差在規(guī)定的范圍之內(nèi)，如圖7 所示。

圖7 電機(jī)對中檢查記錄（調(diào)整后）

圖8 電機(jī)端軸承水平振動數(shù)據(jù)（5 月24 日）

圖9 葉輪端軸承水平振動數(shù)據(jù)（5 月24 日）

4.3 更換聯(lián)軸器緩沖圈

更換聯(lián)軸器彈性體，避免柱銷磨損帶來的影響。

5 檢修后數(shù)據(jù)、頻譜分析

5.1 數(shù)據(jù)采集

檢修完畢后對風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如圖8、表7、表8 和圖9、表9、表10 所示。

5.2 數(shù)據(jù)、頻譜分析

（1）圖8 中，風(fēng)機(jī)的2 倍頻振動幅值有明顯的下降（原值：1.745 mm/s；現(xiàn)值：0.941 mm/s），1 倍頻振動幅值也有所下降且占主導(dǎo)地位，振動幅值處于良好狀態(tài)，說明電機(jī)軸線對中狀況良好。

（2）圖9 中，風(fēng)機(jī)的1 倍頻振動幅值有明顯的下降（原值：5.479 mm/s；現(xiàn)值：1.673 mm/s），2 倍頻振動幅值也有明顯下降（原值：2.245 mm/s；現(xiàn)值：1.232 mm/s）。葉輪的不平衡因素消除后主頻的振動幅值下降明顯，振動幅值處于良好狀態(tài)。

表7 電機(jī)端軸承水平振動數(shù)據(jù)（5 月24 日）

表8 電機(jī)端軸承水平振動主要峰值（5 月24 日）

表9 葉輪端軸承水平振動數(shù)據(jù)（5 月24 日）

表10 葉輪端軸承水平振動主要峰值（5 月24 日）

（3）綜合分析圖8、圖9，風(fēng)機(jī)的振動最大幅值為1.673 mm/s，已經(jīng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

6 結(jié)束語

在本次設(shè)備異常排除過程中，通過振動監(jiān)測發(fā)現(xiàn)幅值突增進(jìn)行振動異常診斷是核心環(huán)節(jié)，在轉(zhuǎn)子不平衡和電機(jī)對中不良導(dǎo)致的其他零部件損壞之前進(jìn)行預(yù)先維修，避免了故障停機(jī)等帶來的效益損失。開展振動監(jiān)測工作能夠?yàn)樾D(zhuǎn)類設(shè)備排查隱患及缺陷提供理論依據(jù)。堅(jiān)持開展振動監(jiān)測，重視振動異常情況、診斷分析和監(jiān)控，及時處理異常及缺陷，為提升設(shè)備管理水平提供強(qiáng)有力的支撐。